WO2023139656A1 - モータユニット構造、ギヤ取付用治具及びモータシャフトのギヤ取付方法 - Google Patents

モータユニット構造、ギヤ取付用治具及びモータシャフトのギヤ取付方法 Download PDF

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WO2023139656A1
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WO
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gear
shaft
motor
motor shaft
key
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PCT/JP2022/001639
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊彦 井上
要 菊地
Original Assignee
ファナック株式会社
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    • 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 motor unit structure, a gear mounting jig, and a gear mounting method for a motor shaft.
  • An object of the present invention is to provide a motor unit structure, a gear mounting jig, and a method for mounting a gear on a motor shaft suitable for automating the work of mounting a gear on a motor shaft.
  • a first aspect of the present disclosure is a motor unit structure comprising: a motor having a key at the tip of a motor shaft; a gear having a key groove into which the key is inserted; It has a non-fitting portion that does not fit with the motor shaft that is formed and is inserted into the shaft hole.
  • a second aspect of the present disclosure is a gear mounting jig for mounting a gear on the tip of a motor shaft, wherein the motor shaft has a key at the tip, a guide shaft is connected to the shaft end on the tip side, the gear has a key groove into which the key is inserted, and a shaft hole through which the guide shaft is inserted along the axial direction.
  • the leading end of the guide shaft is inserted into the shaft hole of the gear
  • the key of the motor shaft is aligned with the key groove of the gear
  • the motor shaft is inserted into the shaft hole of the gear so that the key of the motor shaft and the key groove of the gear are fitted
  • the drive section rotates the movable shaft to screw the guide shaft and the movable shaft together
  • the drive section rotates the movable shaft to engage the guide shaft and the movable shaft. It is used to press-fit and attach the gear to the tip of the motor shaft by pulling the guide shaft toward the movable shaft.
  • a third aspect of the present disclosure is a method of attaching a gear to a motor shaft to form the motor unit structure of the first aspect by attaching a gear to the tip of the motor shaft, wherein the motor shaft has a key at the tip, a guide shaft is connected to the shaft end on the tip side, the gear has a key groove into which the key is inserted and a shaft hole through which the guide shaft is inserted, the gear having a shaft hole through which the guide shaft is inserted.
  • a motor unit structure a gear mounting jig, and a method for mounting a gear on a motor shaft that are suitable for automating the work of mounting a gear on a motor shaft.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a gear mounting system 1 according to an embodiment;
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a gear mounting jig 10;
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a motor 20;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line s1-s1 of FIG. 3;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of gear 30.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line s2-s2 of FIG. 5;
  • FIG. FIG. 2 is a sectional view taken along line s3-s3 of FIG. 1;
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line s4-s4 of FIG. 5; It is a figure explaining the procedure of the gear attachment method. It is a figure explaining the procedure of the gear attachment method.
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line s5-s5 of FIG. 9;
  • FIG. 11 is a sectional view taken along line s6-s6 of FIG. 10;
  • FIG. 11 is a sectional view taken along line s7-s7 of FIG. 10;
  • 3 is a configuration diagram of a motor unit 50.
  • FIG. It is a sectional view of gear 30A in a modification.
  • 4 is a cross-sectional view showing another configuration example of the claw 18 and the claw holding portion 19.
  • FIG. It is a block diagram of 1 A of gear mounting systems in a deformation
  • FIG. 19 is a sectional view taken along line s8-s8 of FIG. 18;
  • the front-rear (horizontal) direction of the gear mounting system 1 shown in FIG. 1 is defined as the X-axis.
  • the X-axis Of the X directions along the X axis, one direction is the X1 direction, and the other direction opposite to the X1 direction is the X2 direction.
  • the axis orthogonal to the X-axis is defined as the Y-axis.
  • the Y directions along the Y axis one direction is the Y1 direction, and the opposite direction to the Y1 direction is the Y2 direction.
  • "direction" is also referred to as "side” as appropriate.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a gear mounting system 1 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the gear mounting jig 10.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the motor 20.
  • FIG. 1 to 3 a part of which is shown as a cross-sectional view. 4 is a cross-sectional view taken along line s1-s1 of FIG. 3.
  • FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of gear 30.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line s2-s2 of FIG. 7A is a cross-sectional view taken along line s3-s3 of FIG. 1.
  • FIG. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line s4-s4 of FIG.
  • the gear mounting system 1 is a system for mounting a gear 30 on a motor 20 using a gear mounting jig 10.
  • FIG. 1 shows a state in which the gear 30 is held by the gear mounting jig 10 .
  • the gear mounting jig 10 holding the gear 30 and the motor 20 are installed on a base (not shown).
  • the gear mounting jig 10 holding the gear 30 is fixed to the X1 side of the base.
  • the motor 20 is installed on the X2 side of the base so as to be movable in the X direction by a linear guide device (not shown). 1, illustration of a guide shaft 11 (described later) included in the gear mounting jig 10 is omitted.
  • the gear mounting jig 10 has a guide shaft 11 , a jig motor 12 (driving section), and a movable shaft 13 . Further, the gear mounting jig 10 has a motor frame 16 , an adapter 17 , claws 18 and claw holding portions 19 . In this embodiment, the pawl 18 and the pawl holding portion 19 constitute a gear holding portion.
  • the guide shaft 11 is a rod-shaped member connected to a motor shaft 22 (described later).
  • the guide shaft 11 has a first threaded portion 11a on its outer peripheral surface.
  • the first threaded portion 11a is a male thread that can be screwed with a second threaded portion 14a (described later) of the movable shaft 13 .
  • the jig motor 12 is a driving source that generates driving force for rotating the movable shaft 13 (described later).
  • the jig motor 12 is fixed to an adapter 17 (described later) on the X2 side.
  • a movable shaft 13 (shaft portion 15 ) is connected to a motor shaft 12 a as an output shaft of the jig motor 12 .
  • the movable shaft 13 connected to the motor shaft 12a rotates at the position shown in FIG.
  • the motor shaft 12a and the movable shaft 13 may be directly connected, or may be connected via a gear mechanism (not shown).
  • the jig motor 12 is housed in a motor frame 16.
  • the motor frame 16 is a substantially cylindrical case that covers the jig motor 12 .
  • the X1 side of the motor frame 16 is connected with the robot flange 40 .
  • the robot flange 40 is a member that transmits to the motor frame 16 power for rotating the entire gear mounting jig 10 .
  • the X2 side of the motor frame 16 is connected with the adapter 17 .
  • the adapter 17 is a disc-shaped member that is axially connected to the jig motor 12 and the claw holder 19 .
  • the jig motor 12 , the motor frame 16 and the adapter 17 rotate together with the rotation of the robot flange 40 . Further, when the adapter 17 rotates, the pawl holder 19 and the pawl 18 connected to the adapter 17 also rotate.
  • the movable shaft 13 rotates while being screwed with the guide shaft 11, thereby moving the guide shaft 11 along the axial direction.
  • the axial direction is, for example, a direction parallel to the X-axis shown in FIG.
  • a symbol a0 indicates a virtual centerline when the gear mounting jig 10, the motor 20, and the gear 30, which constitute the gear mounting system 1, are arranged as shown in FIG.
  • the centerline a0 is along the X-axis.
  • the center line a0 will also be referred to as "central axis" or "central axis a0" as appropriate.
  • the movable shaft 13 has a threaded portion 14 and a shaft portion 15 .
  • the threaded portion 14 is a nut-shaped member that is threadedly engaged with the guide shaft 11 .
  • a second threaded portion 14 a is provided on the inner peripheral surface of the threaded portion 14 .
  • the second threaded portion 14a is a female thread that can be screwed with the first threaded portion 11a of the guide shaft 11 .
  • the shaft portion 15 is a tubular member connected to the motor shaft 12 a of the jig motor 12 .
  • the shaft portion 15 is connected to the motor shaft 12a of the jig motor 12 at the end on the X1 side.
  • the shaft portion 15 is not connected to the adapter 17 at the end on the X1 side.
  • the threaded portion 14 is connected to the end portion of the shaft portion 15 on the X2 side.
  • the shaft portion 15 has a shaft hole 15a.
  • the shaft hole 15a is a through hole in which the guide shaft 11 can move, and extends along the center line a0. No thread is provided on the inner peripheral surface of the shaft hole 15a.
  • the pawl 18 and the pawl holding portion 19 are mechanisms for holding the gear 30 so that the central axis of the motor shaft 22 and the shaft hole 31 of the gear 30 are aligned in the axial direction, and for holding the gear 30 so as not to rotate in the circumferential direction.
  • the claw 18 is a member that grips the gear 30 .
  • the X2 side of the claw 18 is configured in a substantially L shape.
  • a tip portion of the pawl 18 is configured to contact a flat portion 37 (described later) of the gear 30 in the radial direction of the gear 30 .
  • the claws 18 are provided at two locations facing each other across the center line a0 when viewed from the axial direction. As will be described later, the number and arrangement of the claws 18 are not limited to the example of this embodiment.
  • the claw holding part 19 is a mechanism for moving two claws 18 facing each other across the central axis a0 in the radial direction, and can fix the position of each claw 18 with a gear 30 held between the two claws 18.
  • the end of the claw holding portion 19 on the X1 side is connected to the adapter 17 .
  • a hollow chuck mechanism driven by hydraulic pressure, air, or the like, for example, can be used as the claw 18 and the claw holding portion 19 (gear holding portion).
  • Motor 20 is a rotating electric machine to which gear 30 is attached, and is, for example, a servo motor. As shown in FIG. 3, the motor 20 has a frame 21, a motor shaft 22 and an encoder . Also, the motor 20 has a rotor, a stator, bearings, etc. (none of which are shown) in the frame 21 .
  • the frame 21 is an exterior member to which the above components are mounted or attached.
  • the motor shaft 22 is an output shaft and supports the rotor inside the frame 21 .
  • the motor shaft 22 is inserted through the central axis of the rotor and fixed to the rotor.
  • the encoder 23 is a device that detects the position and speed of the rotating motor shaft 22 .
  • the portion on the X1 side of the motor shaft 22 that is fitted with the fitting portion 34 of the gear 30 and the portion to which the key 24 (described later) is attached is also referred to as a "tip portion".
  • the gear 30 when the gear 30 is attached to the motor shaft 22, if force acts in the axial direction of the motor shaft 22, the bearing (not shown), the encoder 23, etc. may be affected. Therefore, when the gear 30 is attached to the motor shaft 22 , it is required to suppress the force acting in the axial direction of the motor shaft 22 . According to the gear mounting jig and the gear mounting method of the present embodiment, as will be described later, when the gear 30 is mounted on the motor shaft 22, it is possible to suppress the force acting in the axial direction of the motor shaft 22 (in particular, the X2 direction).
  • a key 24 is attached to the end of the motor shaft 22 on the X1 side.
  • the key 24 is a member for connecting the motor shaft 22 and the gear 30 to transmit the rotation of the motor shaft 22 to the gear 30, and is, for example, a parallel key.
  • the key 24 is press-fitted into a key mounting groove 25 formed at the end of the motor shaft 22 on the X1 side.
  • the motor shaft 22 has a shaft screw hole 26 at the shaft end on the X1 side (front end side).
  • the shaft threaded hole 26 is a threaded hole for connecting the X2-side end of the guide shaft 11, and has a third threaded portion 26a on its inner peripheral surface.
  • the third threaded portion 26 a is a female thread that can be screwed with the first threaded portion 11 a provided on the outer peripheral surface of the guide shaft 11 .
  • the guide shaft 11 is connected to the shaft screw hole 26 of the motor shaft 22 in advance when the gear 30 is attached to the tip of the motor shaft 22 .
  • Gear 30 is a gear attached to motor shaft 22 of motor 20 . As shown in FIG. 5 , the gear 30 has a shaft hole 31 , a base portion 32 and a gear portion 33 .
  • the shaft hole 31 is a through hole extending along the axial direction of the gear 30 .
  • a fitting portion 34 and the like are formed along the axial direction inside the shaft hole 31.
  • the substantially cylindrical internal space penetrating the gear 30 along the axial direction is collectively referred to as the "shaft hole”.
  • the base 32 is a portion into which the tip of the motor shaft 22 is inserted.
  • the base 32 is provided on the tip side (X2 side) in the direction in which the motor shaft 22 is inserted.
  • the base 32 has a fitting portion 34 and a non-fitting portion 35 .
  • the fitting portion 34 is formed on the rear end side (X1 side) in the direction in which the motor shaft 22 is inserted, and is a portion that is fitted with the motor shaft 22 inserted into the shaft hole 31 .
  • the fitting portion 34 has an inner diameter d ⁇ b>1 that can be fitted with the tip portion of the motor shaft 22 .
  • a base portion 32 and a gear portion 33 (described later) are integrally formed.
  • the non-fitting portion 35 is formed on the front end side (X2 side) opposite to the rear end side (X1 side) in the direction in which the motor shaft 22 is inserted, and is a portion that does not fit with the motor shaft 22 inserted into the shaft hole 31. That is, the motor shaft 22 inserted into the shaft hole 31 passes through the non-fitting portion 35 but is not fitted to each other.
  • both the fitting portion 34 and the non-fitting portion 35 have a cylindrical shape with uniform inner diameters d1 and d2 along the axial direction of the gear 30 .
  • the inner diameter d2 of the non-fitting portion 35 is set to the outer diameter D1 of the motor shaft 22 (see FIG. 3) so that d2>D1.
  • the ratio of the outer diameter D1 of the motor shaft 22 to the inner diameter d2 of the non-fitting portion 35 is, for example, about 1:1.01 to 1:1.2.
  • the value of (D1-d2)/2 is desirably set to be larger than the tolerance of deviation of the central axes of the motor 20 and the gear 30 in the gear mounting system 1 shown in FIG.
  • the non-fitting portion 35 has a shape that does not fit with the motor shaft 22 inserted into the shaft hole 31 over the entire axial direction. Therefore, for example, a shape in which the corner portion on the tip side (X2 side) in the direction in which the motor shaft 22 is inserted into the shaft hole 31 is chamfered with a square face, a round face, or the like does not satisfy the configuration of the non-fitting portion 35.
  • the fitting portion 34 and the non-fitting portion 35 both have a cylindrical shape with uniform inner diameters d1 and d2 along the axial direction of the gear 30, but as will be described later, the shape of the fitting portion 34 and the non-fitting portion 35 is not limited to the example of the present embodiment.
  • the base 32 has a keyway 36 .
  • the key groove 36 is a portion into which the key 24 (see FIG. 3) of the motor shaft 22 is inserted when the gear 30 is attached to the motor shaft 22 .
  • the keyway 36 is a generally concave groove. 5
  • the key groove 36 is formed along the axial direction from the end of the fitting portion 34 on the X1 side to the end of the non-fitting portion 35 on the X2 side.
  • the base 32 has a flat portion 37 on its outer surface.
  • the flat portions 37 are a pair of flat surfaces parallel to each other with the center axis (center line a0) interposed therebetween, and the claws 18 of the gear mounting jig 10 come into contact.
  • the gear 30 is fixed in a state in which the center axis of the motor shaft 22 and the center of the shaft hole of the gear 30 are aligned in the axial direction by the pawl 18 coming into contact with the flat portion 37 (base portion 32). Further, the gear 30 is fixed so as not to rotate in the circumferential direction by the pawl 18 coming into contact with the flat portion 37 .
  • the gear part 33 is a part that meshes with, for example, a spur gear (not shown) provided in a drive mechanism such as a robot arm, and transmits the rotational force of the motor 20 to the spur gear.
  • the gear portion 33 is provided on the rear end side (X1 side) in the direction in which the motor shaft 22 is inserted.
  • a tooth portion 33a that meshes with the spur gear is provided on the outer periphery of the gear portion 33.
  • the gear portion 33 has a shaft hole 33b (shaft hole 31) extending along the axial direction.
  • the shaft hole 33 b is a through hole into which the guide shaft 11 is inserted when the gear 30 is attached to the motor shaft 22 .
  • a threaded portion is not provided on the inner peripheral surface of the shaft hole 33b.
  • a part of the shaft hole 33b also extends to the base portion 32, and communicates with the fitting portion 34 on the X1 side of the base portion 32. As shown in FIG.
  • FIG. 8 to 10 are diagrams for explaining the procedure of the gear mounting method.
  • 11 is a cross-sectional view taken along line s5-s5 of FIG. 9.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line s6-s6 of FIG. 10.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line s7-s7 of FIG. 10.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of the motor unit 50. As shown in FIG. It is assumed that when the gear 30 is attached to the motor shaft 22 , the gear 30 is held by the gear attachment jig 10 and the guide shaft 11 is connected to the motor shaft 22 of the motor 20 .
  • the guide shaft 11 connected to the motor shaft 22 of the motor 20 is inserted into the shaft hole 31 of the gear 30 (first insertion step).
  • This work can be performed by moving the motor 20 in the X1 direction with respect to the gear mounting jig 10 on a base (not shown).
  • the movement of the motor 20 is temporarily stopped to match the phases of the key 24 and the key groove 36 (phase matching step).
  • the key 24 and keyway 36 are aligned by rotating the robot flange 40 with respect to the key 24 of the motor shaft 22 . That is, by rotating the robot flange 40 clockwise or counterclockwise to move the pawl 18 holding the gear 30 together with the motor frame 16, the adapter 17 and the pawl holder 19 in the circumferential direction, the phases of the key 24 and the key groove 36 can be aligned.
  • the motor 20 is further moved in the X1 direction while the phases of the key 24 and the key groove 36 are aligned, and the tip of the motor shaft 22 is inserted into the non-fitting portion 35 of the gear 30 so that the key 24 and the key groove 36 are axially fitted (second insertion step).
  • the tip of the motor shaft 22 is inserted into the non-fitting portion 35 of the gear 30 .
  • the tip portion of the motor shaft 22 and the non-fitting portion 35 do not fit together.
  • the tip portion of the motor shaft 22 is not fitted with the fitting portion 34 of the gear 30 either. Therefore, when starting to fit the key 24 and the keyway 36, it is not necessary to consider the fit between the tip of the motor shaft 22 and the fitting portion 34 of the gear 30.
  • the jig motor 12 of the gear mounting jig 10 is driven to rotate the movable shaft 13.
  • the guide shaft 11 and the threaded portion 14 can be screwed together while moving the guide shaft 11 in the axial direction.
  • the direction in which the movable shaft 13 is rotated is, for example, the clockwise direction when the movable shaft 13 is viewed from the X1 side to the X2 side.
  • the guide shaft 11 When the guide shaft 11 and the threaded portion 14 are screwed together, the guide shaft 11 is pulled in the gear 30 direction (X1 direction) while the key 24 and the key groove 36 are engaged with each other. That is, the guide shaft 11 moves in the X1 direction in synchronization with the rotation of the threaded portion 14 .
  • the motor shaft 22 (motor 20) is moved in the X1 direction at the same speed by the linear guide device of the base (not shown).
  • the tip of the motor shaft 22 is press-fitted into the fitting portion 34 of the gear 30 (press-fitting step).
  • the gear 30 is attached to the tip of the motor shaft 22 by press-fitting until the tip of the motor shaft 22 reaches the end of the fitting portion 34 of the gear 30 on the X1 side.
  • the fitting portion 34 of the gear 30 and the motor shaft 22 are fitted without a gap as shown in FIG.
  • FIG. 13 sectional view taken along line s7-s7 in FIG. 10
  • the non-engagement portion 35 of the gear 30 and the motor shaft 22 are not engaged with each other because a gap is formed between them.
  • the jig motor 12 of the gear mounting jig 10 is driven to rotate the movable shaft 13 counterclockwise when viewed from the X1 side to the X2 side.
  • the guide shaft 11 moves away from the gear mounting jig 10 . That is, the guide shaft 11 moves in the X2 direction together with the motor 20 and the gear 30.
  • the gear 30 has a fitting portion 34 that fits with the motor shaft 22 inserted into the shaft hole 31 on the rear end side in the direction in which the motor shaft 22 is inserted, and a non-fitting portion 35 that does not fit with the motor shaft 22 inserted in the shaft hole 31 on the front end side in the direction in which the motor shaft 22 is inserted.
  • the motor unit 50 having the motor unit structure of this embodiment is suitable for automating the work of attaching the gear 30 to the motor shaft 22 .
  • the gear 30 has a flat portion (flat surface) 37 on its outer circumference. According to this configuration, when the gear 30 is attached to the tip portion of the motor shaft 22, the gear 30 can be fixed so as not to rotate in the circumferential direction by bringing the fixing member into contact with the flat portion 37.
  • the motor unit 50 of this embodiment has a shaft screw hole 26 for connecting the guide shaft 11 to the shaft end of the motor shaft 22 on the X1 side.
  • the guide shaft 11 can be connected to the motor shaft 22 by screwing the guide shaft 11 into the shaft screw hole 26 of the motor shaft 22 and fastening it.
  • the guide shaft 11 can be easily removed from the motor shaft 22 by releasing the fastening between the shaft screw hole 26 of the motor shaft 22 and the guide shaft 11.
  • the gear mounting jig 10 of the present embodiment includes a guide shaft 11, a movable shaft 13 that rotates while being screwed with the guide shaft 11 to move the guide shaft 11 along the axial direction, and a jig motor (drive unit) 12 that rotates the movable shaft 13.
  • the motor unit 50 can be manufactured by the above-described procedure, so it is suitable for automating the operation of attaching the gear 30 to the tip of the motor shaft 22 .
  • the guide shaft 11 has a first threaded portion 11a on its outer peripheral surface. Therefore, even when the shaft hole 31 of the gear 30 is smaller than the outer diameter D1 (see FIG. 3) of the motor shaft 22, the gear 30 can be press-fitted onto the motor shaft 22 while being accurately moved along the axial direction. Further, by holding the gear 30 in the gear mounting jig 10 of the present embodiment, the key 24 can be press-fitted into the key mounting groove 25 of the motor shaft 22 by the end of the gear 30 on the X2 side (the portion without the key groove 36).
  • the gear mounting jig 10 of the present embodiment has a pawl 18 and a pawl holding portion 19 (gear holding portion) for holding the gear 30 so that the center axis of the motor shaft 22 and the shaft hole 31 of the gear 30 are aligned in the axial direction. According to this configuration, phase matching between the key 24 attached to the motor shaft 22 and the key groove 36 of the gear 30 can be easily performed. Further, by bringing the pawl 18 and the flat portion 37 of the gear 30 into contact with each other, the gear 30 can be held so as not to rotate in the circumferential direction in the second insertion step. Since the gear mounting jig 10 of the present embodiment has the jig motor 12 as a driving portion for rotating the movable shaft 13, it is possible to reduce the work burden on the operator and is suitable for automation.
  • the gear mounting method of the present embodiment includes the above-described first insertion process, phase matching process, second insertion process, and press-fitting process, and the motor unit 50 can be manufactured according to the procedures shown in each of the above processes. According to the gear mounting method of the present embodiment, it is not necessary to simultaneously control the fitting state between the key 24 and the key groove 36 and the fitting state between the tip portion of the motor shaft 22 and the gear 30 (fitting portion 34). Therefore, the gear mounting method of the present embodiment is suitable for automating the work of mounting the gear 30 on the motor shaft 22 when manufacturing the motor unit 50 having the motor unit structure.
  • the guide shaft 11 and the movable shaft 13 are screwed together and the movable shaft 13 is rotated to pull the guide shaft 11 toward the gear 30 side and press-fit the gear 30 to the tip of the motor shaft 22.
  • the gear 30 can be moved along the guide shaft 11 , so that the tip of the motor shaft 22 can be press-fitted into the gear 30 while suppressing positional deviation between the motor shaft 22 and the gear 30 .
  • the second insertion step and the press-fitting step are performed in a state in which the rotation of the gear 30 in the circumferential direction is restricted, so that the fitting between the key 24 and the key groove 36 and the fitting between the tip of the motor shaft 22 and the gear 30 (fitting portion 34) can be performed with higher precision and more certainty.
  • the guide shaft 11 is pulled toward the gear 30, and the motor shaft 22 (motor 20) is moved toward the movable shaft 13 at the same speed.
  • the moving speed of the guide shaft 11 can be increased while reducing the load torque when the jig motor 12 moves the guide shaft 11 in the X1 direction.
  • the gear mounting jig 10 is removed from the motor unit 50 after the gear 30 is mounted on the motor shaft 22, the motor 20 is moved in the X2 direction at the same speed while moving the guide shaft 11 in the X2 direction.
  • the moving speed of the guide shaft 11 can be increased while reducing the load torque when the jig motor 12 moves the guide shaft 11 in the X2 direction.
  • 15 and 16 are cross-sectional views of gears 30A-30C in modified form.
  • the fitting portion 34 and the non-fitting portion 35 each have a tapered shape that expands from the rear end side (X1 side) in the direction in which the motor shaft 22 is inserted along the tip side (X2 side).
  • the non-fitting portion 35 is set to have a larger diameter expansion rate than the fitting portion 34 .
  • the fitting portion 34 has a cylindrical shape with a uniform inner diameter along the axial direction of the gear 30.
  • the non-fitting portion 35 has a tapered shape whose diameter increases from the rear end side (X1 side) in the direction in which the motor shaft 22 is inserted to the front end side (X2 side).
  • the gear 30 is not limited to the above-described embodiments and modifications, and may have any shape.
  • the tapered shape is not limited to a linear shape as shown in FIG. 15 in a cross-sectional view, and may be, for example, a curved shape that is concave from the outer peripheral side to the inner peripheral side.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing another configuration example of the claw 18 and the claw holding portion 19.
  • FIG. 17 for example, corresponds to the s3-s3 line section of FIG. In FIG. 17, illustration of the claw holding portion 19 is omitted.
  • three claws 18 may be provided at equal intervals (120° intervals) around the central axis a0.
  • the center of the shaft hole of the gear 30 can be aligned with the central axis a0.
  • the claws 18 may be provided at three locations at equal intervals around the center line a0 when viewed from the axial direction, or may be provided at four or more locations (not shown).
  • FIG. 18 is a configuration diagram of a gear mounting system 1A in a modified form.
  • 19 is a cross-sectional view taken along line s8-s8 of FIG. 18.
  • FIG. A gear mounting system 1A shown in FIG. 18 differs from the embodiment in the configuration of a claw 18 of a gear mounting jig 10 and a claw holding portion 19 (gear holding portion).
  • the claw holder 19 of this embodiment is configured by, for example, a parallel hand.
  • the end of the claw holding portion 19 on the X1 side is connected to the adapter 17 on one side of the center line a0 (the Y1 side in FIG. 18). As shown in FIG.
  • the gear 30 can be held between the two pawls 18 by moving the two pawls 18 facing each other across the central axis a0 in the radial direction (horizontal direction in FIG. 19). Further, the claw holding portion 19 can fix the position of each claw 18 while holding the gear 30 between the two claws 18 .
  • the portion (flat portion 37 in the embodiment) with which the pawl 18 abuts may be, for example, a concave shape or a shape combining a concave shape and a convex shape.
  • the driving portion that rotates the movable shaft 13 is not limited to the jig motor 12 .
  • a drive unit that rotates the movable shaft 13 for example, power supplied from an external drive source may be used, or a hand-cranked gear mechanism may be used.
  • Gear mounting system 10: Gear mounting jig, 11: Guide shaft, 11a: First threaded portion, 12: Jig motor, 13: Movable shaft, 14: Threaded portion, 14a: Second threaded portion, 18: Claw, 19: Claw holding portion, 20: Motor, 22: Motor shaft, 24: Key, 26: Shaft screw hole, 30, 30A, 30B, 30C: Gear, 31: Shaft hole, 32: Base portion 33: Gear portion 34: Fitting portion 35: Non-fitting portion 36: Key groove 37: Flat portion

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Abstract

モータシャフトにギヤを取り付ける作業の自動化に適したモータユニット構造を提供すること。　モータユニット構造は、モータシャフト２２の先端部にキー２４を有するモータ２０と、キー２４が挿入されるキー溝及び軸方向に沿って貫通する軸穴を有し、軸穴にモータシャフト２２の先端部が嵌合されるギヤ３０と、を有し、軸穴は、モータシャフト２２が挿入される方向の後端側に形成され、軸穴に挿入されるモータシャフト２２と嵌合する嵌合部と、モータシャフト２２が挿入される方向の先端側に形成され、軸穴に挿入されるモータシャフト２２と嵌合しない非嵌合部とを有する。

Description

モータユニット構造、ギヤ取付用治具及びモータシャフトのギヤ取付方法
　本発明は、モータユニット構造、ギヤ取付用治具及びモータシャフトのギヤ取付方法に関する。
　モータのモータシャフトにギヤを取り付ける作業においては、モータシャフトに設けられた軸受やエンコーダ等への影響を考慮して、モータシャフトの軸方向に力が作用しないように慎重にギヤを挿入する必要がある。モータシャフトにギヤを取り付ける作業において、モータシャフトの軸方向に力が作用することを抑制するギヤ取付用治具が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３６０８２９５号公報
　モータシャフトをギヤに挿入する作業において、モータシャフトのキーをギヤのキー溝に挿入する際には、キーとキー溝との位相を合わせる必要がある。位相を合わせるとは、キーとキー溝との円周方向の位置を一致させることをいう。キーとキー溝との位相を合わせた後、キーをキー溝に挿入すると、同時にモータシャフトがギヤの軸穴に挿入される。この動作を手作業で行う場合、オペレータが目視により、それぞれの嵌合状態を確認しながら行うことになる。しかし、この作業を自動化した場合、キーのキー溝への挿入と、ギヤの軸穴へのモータシャフトの挿入という２つの嵌合状態を同時に制御することは難しいという課題がある。
　本発明の目的は、モータシャフトにギヤを取り付ける作業の自動化に適したモータユニット構造、ギヤ取付用治具及びモータシャフトのギヤ取付方法を提供することにある。
　本開示の第１の態様は、モータシャフトの先端部にキーを有するモータと、前記キーが挿入されるキー溝及び軸方向に沿って貫通する軸穴を有し、前記軸穴に前記モータシャフトの先端部が嵌合されるギヤと、を有するモータユニット構造であり、前記軸穴は、前記モータシャフトが挿入される方向の後端側に形成され、前記軸穴に挿入される前記モータシャフトと嵌合する嵌合部と、前記モータシャフトが挿入される方向において前記後端側とは反対側の先端側に形成され、前記軸穴に挿入される前記モータシャフトと嵌合しない非嵌合部とを有する。
　本開示の第２の態様は、モータシャフトの先端部にギヤを取り付けるためのギヤ取付用治具であって、前記モータシャフトは、前記先端部にキーを有し、先端側の軸端にガイドシャフトが連結され、前記ギヤは、前記キーが挿入されるキー溝と、軸方向に沿って貫通し、前記ガイドシャフトが挿入される軸穴と、を有し、前記ギヤ取付用治具は、前記ガイドシャフトと、前記ガイドシャフトと螺合した状態で回転することにより、前記ガイドシャフトを軸方向に沿って移動させる可動シャフトと、前記可動シャフトを回転させる駆動部と、を有し、前記ギヤの前記軸穴に前記ガイドシャフトの先端側を挿入し、前記モータシャフトの前記キーと前記ギヤの前記キー溝との位相を合わせ、前記モータシャフトの前記キーと前記ギヤの前記キー溝とが嵌合するように、前記モータシャフトを前記ギヤの前記軸穴に挿入し、前記駆動部により前記可動シャフトを回転させて前記ガイドシャフトと前記可動シャフトとを螺合させ、前記可動シャフトの回転により前記ガイドシャフトを前記可動シャフトの側に引き込むことにより、前記モータシャフトの先端部に前記ギヤを圧入して取り付けるために用いられる。
　本開示の第３の態様は、モータシャフトの先端部にギヤを取り付けて、第１の態様のモータユニット構造とするためのモータシャフトのギヤ取付方法であって、前記モータシャフトは、前記先端部にキーを有し、先端側の軸端にガイドシャフトが連結され、前記ギヤは、前記キーが挿入されるキー溝と、軸方向に沿って貫通し、前記ガイドシャフトが挿入される軸穴とを有し、前記ギヤの前記軸穴に前記モータシャフトに連結された前記ガイドシャフトを挿入する第１挿入工程と、前記モータシャフトの前記キーと前記ギヤの前記キー溝との位相を合わせる位相合わせ工程と、前記モータシャフトの前記キーと前記ギヤの前記キー溝とが嵌合するように、前記モータシャフトを前記ギヤの前記非嵌合部に挿入する第２挿入工程と、前記ガイドシャフトを前記ギヤの側に引き込み、前記モータシャフトの先端部を前記ギヤの前記嵌合部に圧入する圧入工程と、を含む。
　本開示の各態様によれば、モータシャフトにギヤを取り付ける作業の自動化に適したモータユニット構造、ギヤ取付用治具及びモータシャフトのギヤ取付方法を提供することができる。
実施形態におけるギヤ取付システム１の構成図である。 ギヤ取付用治具１０の構成図である。 モータ２０の構成図である。 図３のｓ１－ｓ１線断面図である。 ギヤ３０の断面図である。 図５のｓ２－ｓ２線断面図である。 図１のｓ３－ｓ３線断面図である。 図５のｓ４－ｓ４線断面図である。 ギヤ取付方法の手順を説明する図である。 ギヤ取付方法の手順を説明する図である。 ギヤ取付方法の手順を説明する図である。 図９のｓ５－ｓ５線断面図である。 図１０のｓ６－ｓ６線断面図である。 図１０のｓ７－ｓ７線断面図である。 モータユニット５０の構成図である。 変形形態におけるギヤ３０Ａの断面図である。 変形形態におけるギヤ３０Ｂの断面図である。 爪１８及び爪保持部１９の他の構成例を示す断面図である。 変形形態におけるギヤ取付システム１Ａの構成図である。 図１８のｓ８－ｓ８線断面図である。
　以下、本開示の各態様によるモータユニット構造、ギヤ取付用治具及びモータシャフトのギヤ取付方法の実施形態について説明する。なお、本明細書に添付した図面は、いずれも模式図であり、理解しやすさ等を考慮して、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更又は誇張している。また、図面においては、ねじ部のねじ山、歯車の形状等の図示を省略する。
　本明細書等において、形状、幾何学的条件、これらの程度を特定する用語、例えば、「平行」、「方向」等の用語については、その用語の厳密な意味に加えて、ほぼ平行とみなせる程度の範囲、概ねその方向とみなせる範囲を含む。
　また、本明細書に添付した図面には、ＸＹＺの互いに直交する座標系を記載した。この座標系では、図１に示すギヤ取付システム１の前後（水平）方向をＸ軸とする。このＸ軸に沿うＸ方向のうち、一方の方向をＸ１方向、このＸ１方向と反対となる他方の方向をＸ２方向とする。また、Ｘ軸と直交する軸をＹ軸とする。このＹ軸に沿うＹ方向のうち、一方の方向をＹ１方向とし、このＹ１方向と反対の方向をＹ２方向とする。なお、本明細書においては、「～方向」を適宜に「～側」ともいう。
　図１は、実施形態におけるギヤ取付システム１の構成図である。図２は、ギヤ取付用治具１０の構成図である。図３は、モータ２０の構成図である。図１～図３においては、一部を断面図として示している。図４は、図３のｓ１－ｓ１線断面図である。図５は、ギヤ３０の断面図である。図６は、図５のｓ２－ｓ２線断面図である。図７Ａは、図１のｓ３－ｓ３線断面図である。図７Ｂは、図５のｓ４－ｓ４線断面図である。
　図１に示すように、ギヤ取付システム１は、ギヤ取付用治具１０を用いて、モータ２０にギヤ３０を取り付けるシステムである。図１においては、ギヤ３０がギヤ取付用治具１０に保持された状態を示している。ギヤ３０を保持したギヤ取付用治具１０及びモータ２０は、基台（不図示）上に設置されている。本実施形態において、ギヤ３０を保持したギヤ取付用治具１０は、基台のＸ１側に固定されている。一方、モータ２０は、基台のＸ２側において、直動案内装置（不図示）によりＸ方向に移動可能に設置されている。なお、図１においては、ギヤ取付用治具１０に含まれるガイドシャフト１１（後述）の図示を省略している。
（ギヤ取付用治具１０）
　図２に示すように、ギヤ取付用治具１０は、ガイドシャフト１１、治具モータ１２（駆動部）、可動シャフト１３を有する。また、ギヤ取付用治具１０は、モータ枠１６、アダプタ１７、爪１８及び爪保持部１９を有する。本実施形態において、爪１８及び爪保持部１９は、ギヤ保持部を構成する。
　ガイドシャフト１１は、モータシャフト２２（後述）に連結される棒状の部材である。ガイドシャフト１１は、外周面に第１ねじ部１１ａを有する。第１ねじ部１１ａは、可動シャフト１３の第２ねじ部１４ａ（後述）と螺合可能な雄ねじである。
　治具モータ１２は、可動シャフト１３（後述）を回転させるための駆動力を発生させる駆動源である。治具モータ１２は、Ｘ２側において、アダプタ１７（後述）に固定されている。治具モータ１２の出力軸としてのモータシャフト１２ａには、可動シャフト１３（シャフト部１５）が連結されている。治具モータ１２が回転することにより、モータシャフト１２ａに連結された可動シャフト１３は、図１に示す位置で回転する。なお、モータシャフト１２ａと可動シャフト１３とは、直接的に連結されていてもよいし、ギヤ機構（不図示）を介して連結されていてもよい。
　治具モータ１２は、モータ枠１６に収納されている。モータ枠１６は、治具モータ１２外周を覆う略円筒形のケースである。モータ枠１６のＸ１側は、ロボットフランジ４０と連結されている。ロボットフランジ４０は、ギヤ取付用治具１０全体を回転させるための動力をモータ枠１６に伝達する部材である。モータ枠１６のＸ２側は、アダプタ１７と連結されている。アダプタ１７は、軸方向において、治具モータ１２及び爪保持部１９と連結する円盤形の部材である。治具モータ１２、モータ枠１６及びアダプタ１７は、ロボットフランジ４０の回転と連動して回転する。また、アダプタ１７が回転することにより、アダプタ１７に連結された爪保持部１９及び爪１８も回転する。
　可動シャフト１３は、ガイドシャフト１１と螺合した状態で回転することにより、ガイドシャフト１１を軸方向に沿って移動させる。軸方向とは、例えば、図１に示すＸ軸と平行な方向である。符号ａ０は、ギヤ取付システム１を構成するギヤ取付用治具１０、モータ２０、ギヤ３０を図１に示す配置とした場合の仮想的な中心線を示している。中心線ａ０は、Ｘ軸に沿っている。以下の説明においては、中心線ａ０を適宜に「中心軸」又は「中心軸ａ０」ともいう。
　可動シャフト１３は、螺合部１４と、シャフト部１５と、を有する。螺合部１４は、ガイドシャフト１１と螺合するナット形の部材である。螺合部１４の内周面には、第２ねじ部１４ａが設けられている。第２ねじ部１４ａは、ガイドシャフト１１の第１ねじ部１１ａと螺合可能な雌ねじである。
　シャフト部１５は、治具モータ１２のモータシャフト１２ａと連結された筒状の部材である。シャフト部１５は、Ｘ１側の端部において、治具モータ１２のモータシャフト１２ａと連結されている。なお、シャフト部１５は、Ｘ１側の端部において、アダプタ１７には連結されていない。シャフト部１５のＸ２側の端部には、螺合部１４が連結されている。シャフト部１５は、シャフト軸穴１５ａを有する。シャフト軸穴１５ａは、内部にガイドシャフト１１が移動可能な貫通穴であり、中心線ａ０に沿って延在している。シャフト軸穴１５ａにおいて、内周面にねじ山は設けられていない。
　爪１８及び爪保持部１９は、モータシャフト２２の中心軸とギヤ３０の軸穴３１とが軸方向において一致するようにギヤ３０を保持すると共に、ギヤ３０が円周方向に回転しないように保持する機構である。
　爪１８は、ギヤ３０を把持する部材である。図１に示す側面視において、爪１８のＸ２側は、略Ｌ字形に構成されている。爪１８の先端部は、ギヤ３０の径方向において、ギヤ３０の平坦部３７（後述）と当接するように構成されている。図７Ａに示すように、本実施形態において、爪１８は、軸方向から視たときに、中心線ａ０を間に挟んで対向する２カ所に設けられている。なお、後述するように、爪１８の個数、配置等は、本実施形態の例に限定されない。
　図２に戻り、爪１８のＸ１側の端部は、爪保持部１９に連結されている。爪保持部１９は、中心軸ａ０を間に挟んで対向する２つの爪１８を、それぞれ径方向に移動させる機構であり、２つの爪１８の間にギヤ３０を保持した状態で各爪１８の位置を固定することができる。爪保持部１９のＸ１側の端部は、アダプタ１７に連結されている。爪１８及び爪保持部１９（ギヤ保持部）として、例えば、油圧、エアー等により駆動される中空のチャック機構を用いることができる。
（モータ２０）
　モータ２０は、ギヤ３０が取り付けられる回転電機であり、例えば、サーボモータである。図３に示すように、モータ２０は、フレーム２１、モータシャフト２２、エンコーダ２３を有する。また、モータ２０は、フレーム２１内に、回転子、固定子、軸受等（いずれも不図示）を有する。フレーム２１は、上記各部が装着又は取り付けられる外装部材である。モータシャフト２２は、出力軸であり、フレーム２１の内部で回転子を支持している。モータシャフト２２は、回転子の中心軸を貫通するように挿入され、回転子に固定されている。エンコーダ２３は、回転しているモータシャフト２２の位置や速度を検出する装置である。本明細書においては、モータシャフト２２のＸ１側において、ギヤ３０の嵌合部３４と嵌合する部分及びキー２４（後述）が取り付けられる部分を「先端部」ともいう。
　前述したように、モータシャフト２２にギヤ３０を取り付ける際に、モータシャフト２２の軸方向に力が作用すると、軸受（不図示）やエンコーダ２３等に影響を与えるおそれがある。そのため、モータシャフト２２にギヤ３０を取り付ける際に、モータシャフト２２の軸方向に力が作用することを抑制することが求められている。本実施形態のギヤ取付用治具及びギヤ取付方法によれば、後述するように、モータシャフト２２にギヤ３０を取り付ける際に、モータシャフト２２の軸方向（特にＸ２方向）に力が作用することを抑制することができる。
　モータシャフト２２のＸ１側の端部には、キー２４が取り付けられている。キー２４は、モータシャフト２２とギヤ３０とを結合して、モータシャフト２２の回転をギヤ３０に伝えるための部材であり、例えば、平行キーである。図３及び図４に示すように、キー２４は、モータシャフト２２のＸ１側の端部に形成されたキー取付溝２５に圧入されている。また、モータシャフト２２は、Ｘ１側（先端側）の軸端にシャフトねじ穴２６を有する。シャフトねじ穴２６は、ガイドシャフト１１のＸ２側の端部を連結するためのねじ穴であり、内周面に第３ねじ部２６ａが設けられている。第３ねじ部２６ａは、ガイドシャフト１１の外周面に設けられた第１ねじ部１１ａと螺合可能な雌ねじである。ガイドシャフト１１は、モータシャフト２２の先端部にギヤ３０を取り付ける際に、あらかじめモータシャフト２２のシャフトねじ穴２６に連結される。
（ギヤ３０）
　ギヤ３０は、モータ２０のモータシャフト２２に取り付けられる歯車である。図５に示すように、ギヤ３０は、軸穴３１、基部３２及び歯車部３３を有する。
　軸穴３１は、ギヤ３０の軸方向に沿って延在する貫通穴である。軸穴３１内部には、軸方向に沿って嵌合部３４等が形成されているが、本明細書では、ギヤ３０の軸方向に沿って貫通する略円筒形状の内部空間を総称して「軸穴」という。
　基部３２は、モータシャフト２２の先端部が挿入される部分である。基部３２は、モータシャフト２２が挿入される方向の先端側（Ｘ２側）に設けられる。基部３２は、嵌合部３４と、非嵌合部３５と、を有する。嵌合部３４は、モータシャフト２２が挿入される方向の後端側（Ｘ１側）に形成され、軸穴３１に挿入されるモータシャフト２２と嵌合する部分である。嵌合部３４は、モータシャフト２２の先端部と嵌合可能な内径ｄ１を有する。ギヤ３０において、基部３２と歯車部３３（後述）とは、一体に形成されている。
　非嵌合部３５は、モータシャフト２２が挿入される方向において後端側（Ｘ１側）とは反対側の先端側（Ｘ２側）に形成され、軸穴３１に挿入されるモータシャフト２２と嵌合しない部分である。すなわち、非嵌合部３５において、軸穴３１に挿入されるモータシャフト２２は貫通しているが、互いに嵌合していない状態となる。
　本実施形態において、嵌合部３４と非嵌合部３５は、いずれもギヤ３０の軸方向に沿って内径ｄ１、ｄ２が均等な円筒形状を有する。その場合、例えば、非嵌合部３５の内径ｄ２は、モータシャフト２２の外径Ｄ１（図３参照）に対してｄ２＞Ｄ１の関係となるように設定される。モータシャフト２２の外径Ｄ１と非嵌合部３５の内径ｄ２との比率は、例えば、１：１．０１～１：１．２程度である。なお、（Ｄ１－ｄ２）／２の値は、図１に示すギヤ取付システム１において、モータ２０とギヤ３０のそれぞれの中心軸のずれの公差よりも大きくなるように設定されることが望ましい。
　なお、非嵌合部３５は、軸方向の全域において、軸穴３１に挿入されるモータシャフト２２と嵌合しない形状を有する。そのため、例えば、軸穴３１に対してモータシャフト２２が挿入される方向の先端側（Ｘ２側）の角部に角面や丸面等の面取り加工を施しただけの形状は、非嵌合部３５としての構成を満たしていない。
　本実施形態において、嵌合部３４と非嵌合部３５は、いずれもギヤ３０の軸方向に沿って内径ｄ１、ｄ２が均等な円筒形状を有するが、後述するように、嵌合部３４と非嵌合部３５の形状は、本実施形態の例に限定されない。
　基部３２は、キー溝３６を有する。キー溝３６は、モータシャフト２２にギヤ３０を取り付ける際に、モータシャフト２２のキー２４（図３参照）が挿入される部分である。図６に示すように、キー溝３６は、略凹形の溝である。また、キー溝３６は、図５に示すように、軸方向に沿って、嵌合部３４のＸ１側の端から非嵌合部３５のＸ２側の端まで形成されている。
　基部３２は、その外面に平坦部３７を有する。図７Ｂに示すように、本実施形態のギヤ３０において、平坦部３７は、中心軸（中心線ａ０）を間に挟んで互いに平行な一対の平坦面であり、ギヤ取付用治具１０の爪１８が当接する。ギヤ３０は、平坦部３７（基部３２）に爪１８が当接することにより、モータシャフト２２の中心軸とギヤ３０の軸穴の中心とが軸方向において一致した状態で固定される。また、ギヤ３０は、平坦部３７に爪１８が当接することにより、円周方向に回転しないように固定される。
　歯車部３３は、例えば、ロボットアーム等の駆動機構に設けられた平歯車（不図示）と噛み合い、モータ２０の回転力を平歯車に伝達する部分である。歯車部３３は、モータシャフト２２が挿入される方向の後端側（Ｘ１側）に設けられる。歯車部３３の外周には、例えば、上記平歯車と噛み合う歯部３３ａが設けられている。歯車部３３は、軸方向に沿って延在するシャフト軸穴３３ｂ（軸穴３１）を有する。シャフト軸穴３３ｂは、モータシャフト２２にギヤ３０を取り付ける際に、ガイドシャフト１１が挿入される貫通穴である。シャフト軸穴３３ｂにおいて、内周面にねじ部は設けられていない。なお、シャフト軸穴３３ｂの一部は、基部３２にも延在しており、基部３２のＸ１側において、嵌合部３４と連通している。
　次に、上記のように構成されたギヤ取付システム１により、モータシャフト２２にギヤ３０を取り付ける手順（ギヤ取付方法）について説明する。図８～図１０は、ギヤ取付方法の手順を説明する図である。図１１は、図９のｓ５－ｓ５線断面図である。図１２は、図１０のｓ６－ｓ６線断面図である。図１３は、図１０のｓ７－ｓ７線断面図である。図１４は、モータユニット５０構成図である。
　なお、モータシャフト２２にギヤ３０を取り付ける際に、ギヤ取付用治具１０にギヤ３０が保持され、モータ２０のモータシャフト２２にガイドシャフト１１が連結されているものとする。
　まず、図８に示すように、ギヤ３０の軸穴３１に、モータ２０のモータシャフト２２に連結されたガイドシャフト１１を挿入する（第１挿入工程）。この作業は、基台（不図示）上において、ギヤ取付用治具１０に対してモータ２０をＸ１方向に移動させることにより行うことができる。
　次に、図９に示すように、モータシャフト２２に取り付けられたキー２４とギヤ３０のキー溝３６とが嵌合する直前の位置に達した時点でモータ２０の移動を一旦停止して、キー２４とキー溝３６との位相を合わせる（位相合わせ工程）。キー２４とキー溝３６との位相合わせは、モータシャフト２２のキー２４に対して、ロボットフランジ４０を回転させることにより、行うことができる。すなわち、ロボットフランジ４０を時計回り又は反時計回りに回転させて、モータ枠１６、アダプタ１７及び爪保持部１９と共に、ギヤ３０を保持している爪１８を円周方向に移動させることにより、キー２４とキー溝３６との位相を合わせることができる。キー２４とキー溝３６との位相合わせを行うことにより、キー２４とキー溝３６とは、図１１に示すように、軸方向の位相が一致した状態となる。キー２４とキー溝３６との位相合わせを行った後、ロボットフランジ４０の位置を固定することにより、キー２４とキー溝３６との円周方向の位置ずれを抑制することができる。
　次に、キー２４とキー溝３６との位相を合わせた状態でモータ２０を更にＸ１方向に移動させ、キー２４とキー溝３６とが軸方向において嵌合するように、モータシャフト２２の先端部をギヤ３０の非嵌合部３５に挿入する（第２挿入工程）。キー２４とキー溝３６とを嵌合させ始めた時点において、モータシャフト２２の先端部は、ギヤ３０の非嵌合部３５に挿入される。しかし、モータシャフト２２の先端部と非嵌合部３５とは嵌合しない。また、キー２４とキー溝３６とを嵌合させ始めた時点において、モータシャフト２２の先端部は、ギヤ３０の嵌合部３４とも嵌合していない。そのため、キー２４とキー溝３６とを嵌合させ始める時点において、モータシャフト２２の先端部とギヤ３０の嵌合部３４との嵌め合いを考慮する必要がない。
　モータシャフト２２の先端部をギヤ３０の非嵌合部３５に挿入した後、ガイドシャフト１１の先端が可動シャフト１３に突き当たる前に、ギヤ取付用治具１０の治具モータ１２を駆動して、可動シャフト１３を回転させる。これにより、ガイドシャフト１１を軸方向に移動させながら、ガイドシャフト１１と螺合部１４（可動シャフト１３）とを螺合させることができる。可動シャフト１３を回転させる方向は、例えば、可動シャフト１３をＸ１側からＸ２側に見たときに時計回りとなる方向である。ガイドシャフト１１と螺合部１４とが螺合すると、キー２４とキー溝３６とが嵌合した状態で、ガイドシャフト１１は、ギヤ３０の方向（Ｘ１方向）に引き込まれる。すなわち、ガイドシャフト１１は、螺合部１４の回転と同期して、Ｘ１方向に移動する。
　また、ガイドシャフト１１をギヤ３０の側に引き込みながら、基台（不図示）の直動案内装置により、同じ速度でモータシャフト２２（モータ２０）をＸ１方向に移動させる。このようにしてガイドシャフト１１をギヤ３０の側に引き込むことにより、モータシャフト２２の先端部は、ギヤ３０の嵌合部３４に圧入される（圧入工程）。そして、図１０に示すように、モータシャフト２２の先端部がギヤ３０の嵌合部３４のＸ１側の端部に達するまで圧入することにより、モータシャフト２２の先端部にギヤ３０が取り付けられた状態となる。モータシャフト２２の先端部にギヤ３０が取り付けられた状態において、ギヤ３０の嵌合部３４とモータシャフト２２は、図１２（図１０のｓ６－ｓ６線断面図）に示すように、隙間なく嵌合した状態となる。一方、ギヤ３０の非嵌合部３５とモータシャフト２２とは、図１３（図１０のｓ７－ｓ７線断面図）に示すように、両者に隙間が形成されており、嵌合していない状態となる。
　次に、図１０に示す状態において、ギヤ取付用治具１０の治具モータ１２を駆動して、可動シャフト１３を、Ｘ１側からＸ２側に見たときに反時計回りとなる方向に回転させる。これにより、ガイドシャフト１１は、相対的にギヤ取付用治具１０から離れる方向に移動する。すなわち、ガイドシャフト１１は、モータ２０及びギヤ３０と共にＸ２方向に移動する。
　可動シャフト１３を反時計回りに回転させて、ガイドシャフト１１がモータ２０と共にＸ２方向に移動すると、ギヤ取付用治具１０の爪１８がギヤ３０の平坦部３７から離れると共に、ガイドシャフト１１と螺合部１４（可動シャフト１３）との螺合が解除される。この後、モータシャフト２２からガイドシャフト１１を取り外すことにより、図１４に示すように、モータシャフト２２の先端部にギヤ３０が取り付けられたモータユニット（モータ２０とギヤ３０の組立体）５０を得ることができる。このモータユニット５０は、本実施形態のモータユニット構造を有する。
　上述した実施形態のモータユニット構造、ギヤ取付用治具１０及びギヤ取付方法によれば、例えば、以下のような効果を奏する。
　本実施形態のモータユニット５０において、ギヤ３０は、モータシャフト２２が挿入される方向の後端側に、軸穴３１に挿入されるモータシャフト２２と嵌合する嵌合部３４を有し、モータシャフト２２が挿入される方向の先端側に、軸穴３１に挿入されるモータシャフト２２と嵌合しない非嵌合部３５を有する。本実施形態のモータユニット構造によれば、ギヤ取付システム１において、キー２４とキー溝３６との位相合わせを行った後、モータシャフト２２の先端部をギヤ３０に挿入すると、先にキー２４とキー溝３６との嵌合が始まるが、その時点では、モータシャフト２２の先端部と嵌合部３４との嵌合が始まることがない。モータシャフト２２の先端部と嵌合部３４との嵌合は、キー２４とキー溝３６との嵌合が進行した後に、始まることになる。このように、本実施形態のモータユニット構造によれば、キー２４とキー溝３６との嵌合状態と、モータシャフト２２の先端部とギヤ３０（嵌合部３４）との嵌合状態とを、同時に制御する必要がなく、それぞれ個別に制御することができる。そのため、本実施形態のモータユニット構造を有するモータユニット５０は、モータシャフト２２にギヤ３０を取り付ける作業の自動化に適している。
　本実施形態のモータユニット５０において、ギヤ３０は、外周に平坦部（平坦面）３７を有する。本構成によれば、モータシャフト２２の先端部にギヤ３０を取り付ける際に、平坦部３７に固定用の部材を当接させることにより、ギヤ３０が円周方向に回転しないように固定することができる。
　本実施形態のモータユニット５０において、モータシャフト２２のＸ１側の軸端にガイドシャフト１１を連結するためのシャフトねじ穴２６を有する。本構成によれば、モータシャフト２２にギヤ３０を取り付ける際に、モータシャフト２２のシャフトねじ穴２６にガイドシャフト１１を螺合して締結することにより、モータシャフト２２にガイドシャフト１１を連結することができる。また、モータシャフト２２にギヤ３０を取り付けた後、モータシャフト２２のシャフトねじ穴２６とガイドシャフト１１との締結を解除することにより、モータシャフト２２からガイドシャフト１１を容易に取り外すことができる。
　本実施形態のギヤ取付用治具１０は、モータシャフト２２の先端部にギヤ３０を取り付ける構成として、ガイドシャフト１１と、ガイドシャフト１１と螺合した状態で回転することにより、ガイドシャフト１１を軸方向に沿って移動させる可動シャフト１３と、可動シャフト１３を回転させる治具モータ（駆動部）１２と、を有する。本構成によれば、上述した手順によりモータユニット５０を作製することができるため、モータシャフト２２の先端部にギヤ３０を取り付ける作業の自動化に適している。
　本実施形態のギヤ取付用治具１０において、ガイドシャフト１１は、外周面に第１ねじ部１１ａを有する。そのため、ギヤ３０の軸穴３１がモータシャフト２２の外径Ｄ１（図３参照）より小さい場合でも、ギヤ３０を軸方向に沿って正確に移動させながら、モータシャフト２２に圧入することができる。また、本実施形態のギヤ取付用治具１０にギヤ３０を保持させることにより、ギヤ３０のＸ２側の端部（キー溝３６の無い部分）により、モータシャフト２２のキー取付溝２５にキー２４を圧入することもできる。
　本実施形態のギヤ取付用治具１０は、モータシャフト２２の中心軸とギヤ３０の軸穴３１とが軸方向において一致するようにギヤ３０を保持する爪１８及び爪保持部１９（ギヤ保持部）を有する。本構成によれば、モータシャフト２２に取り付けられたキー２４とギヤ３０のキー溝３６との位相合わせを容易に行うことができる。また、爪１８とギヤ３０の平坦部３７とを当接させることにより、第２挿入工程において、ギヤ３０が円周方向に回転しないように保持させることができる。
　本実施形態のギヤ取付用治具１０は、可動シャフト１３を回転させる駆動部として、治具モータ１２を有するため、オペレータの作業負担を軽減することができ、自動化にも適している。
　本実施形態のギヤ取付方法は、上述した第１挿入工程、位相合わせ工程、第２挿入工程、圧入工程を含み、上記各工程で示した手順によりモータユニット５０を作製することができる。本実施形態のギヤ取付方法によれば、キー２４とキー溝３６との嵌合状態と、モータシャフト２２の先端部とギヤ３０（嵌合部３４）との嵌合状態とを、同時に制御する必要がなく、それぞれ個別に制御することができる。そのため、本実施形態のギヤ取付方法は、モータユニット構造を有するモータユニット５０を作製する場合において、モータシャフト２２にギヤ３０を取り付ける作業の自動化に適している。
　本実施形態のギヤ取付方法によれば、圧入工程において、キー２４とキー溝３６とを嵌合させた後、ガイドシャフト１１と可動シャフト１３とを螺合させ、可動シャフト１３を回転させることにより、ガイドシャフト１１をギヤ３０の側に引き込み、モータシャフト２２の先端部にギヤ３０を圧入する。これによれば、ギヤ３０をガイドシャフト１１に沿って移動させることができるので、モータシャフト２２とギヤ３０との位置ずれを抑制しながら、モータシャフト２２の先端部にギヤ３０に圧入することができる。また、ガイドシャフト１１は、モータシャフト２２と共にギヤ３０の側に引き込まれるため、モータシャフト２２の先端部にギヤ３０を取り付ける際に、モータシャフト２２の軸方向（特にＸ２方向）に力が作用することを抑制することができる。
　本実施形態のギヤ取付方法において、第２挿入工程及び圧入工程は、ギヤ３０の周方向への回転が規制された状態で実施されるため、キー２４とキー溝３６との嵌合及びモータシャフト２２の先端部とギヤ３０（嵌合部３４）との嵌合を、より高精度且つより確実に行うことができる。
　本実施形態のギヤ取付方法は、圧入工程において、キー２４とキー溝３６とを嵌合させた後、ガイドシャフト１１をギヤ３０の側に引き込むと共に、同じ速度でモータシャフト２２（モータ２０）を可動シャフト１３の側に移動させる。これにより、治具モータ１２がガイドシャフト１１をＸ１方向に移動させる際の負荷トルクを軽減しつつ、ガイドシャフト１１の移動速度を速めることができる。また、モータシャフト２２にギヤ３０を取り付けた後、モータユニット５０からギヤ取付用治具１０を取り外す場合に、ガイドシャフト１１をＸ２方向に移動させながら、同じ速度でモータ２０をＸ２方向に移動させる。これにより、治具モータ１２がガイドシャフト１１をＸ２方向に移動させる際の負荷トルクを軽減しつつ、ガイドシャフト１１の移動速度を速めることができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内に含まれる。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、実施形態に記載したものに限定されない。なお、上述の実施形態及び後述する変形形態は、適宜に組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。
（変形形態）
　以下の説明及び図面において、前述した実施形態と同等の構成要件には、同一の符号又は符号の末尾にＡ、Ｂ等のアルファベットを付して、重複する説明を省略する。
　図１５及び図１６は、変形形態におけるギヤ３０Ａ～３０Ｃの断面図である。
　図１５に示すギヤ３０Ａにおいて、嵌合部３４と非嵌合部３５は、それぞれモータシャフト２２が挿入される方向の後端側（Ｘ１側）から先端側（Ｘ２側）に沿って拡径するテーパー形状を有する。このうち、非嵌合部３５は、嵌合部３４よりも拡径率が大きくなるように設定されている。
　図１６に示すギヤ３０Ｂにおいて、嵌合部３４は、ギヤ３０の軸方向に沿って内径が均等な円筒形状を有する。非嵌合部３５は、モータシャフト２２が挿入される方向の後端側（Ｘ１側）から先端側（Ｘ２側）に沿って拡径するテーパー形状を有する。
　ギヤ３０において、嵌合部３４は、軸穴３１に挿入されるモータシャフト２２と嵌合する形状を有し、非嵌合部３５は、軸穴３１に挿入されるモータシャフト２２と嵌合しない形状を有していれば、上記実施形態や変形形態の例に限らず、どのような形状であってもよい。例えば、嵌合部３４と非嵌合部３５との間に、嵌合部３４よりも内径が大きく、非嵌合部３５よりも内径の小さい中間径の部分があってもよい。また、テーパー形状は、断面視において、図１５に示すような直線形状に限らず、例えば、外周側から内周側に向けて凹となる湾曲形状であってもよい。
　図１７は、爪１８及び爪保持部１９の他の構成例を示す断面図である。図１７は、例えば、図１のｓ３－ｓ３線断面に対応している。図１７では、爪保持部１９の図示を省略している。図１７に示すように、爪１８を軸方向から視たときに、中心軸ａ０を中心として、爪１８が等間隔（１２０°間隔）に３カ所設けられる構成としてもよい。図１７に示す構成において、各爪１８を、中心軸ａ０の方向に移動させることにより、ギヤ３０の軸穴の中心と中心軸ａ０とを一致させることができる。本形態のように、爪１８は、軸方向から視たときに、中心線ａ０を中心として等間隔で３カ所設けられる構成としてもよいし、４カ所以上に設けられる構成（不図示）としてもよい。
　図１８は、変形形態におけるギヤ取付システム１Ａの構成図である。図１９は、図１８のｓ８－ｓ８線断面図である。図１８に示すギヤ取付システム１Ａは、ギヤ取付用治具１０の爪１８及び爪保持部１９（ギヤ保持部）の構成が実施形態と相違する。本形態の爪保持部１９は、例えば、平行ハンドにより構成されている。爪保持部１９のＸ１側の端部は、中心線ａ０の片側（図１８ではＹ１側）において、アダプタ１７に連結されている。図１９に示すように、本形態の爪保持部１９において、中心軸ａ０を間に挟んで対向する２つの爪１８を、それぞれ径方向（図１９では水平方向）に移動させることにより、２つの爪１８の間にギヤ３０を保持させることができる。また、爪保持部１９は、２つの爪１８の間にギヤ３０を保持した状態で各爪１８の位置を固定することができる。
　ギヤ３０の基部３２において、爪１８が当接する部分（実施形態では平坦部３７）は、例えば、凹形状であってもよいし、凹形状と凸形状とを組み合わせた形状であってもよい。
　ギヤ取付用治具１０において、可動シャフト１３を回転させる駆動部は、治具モータ１２に限定されない。可動シャフト１３を回転させる駆動部として、例えば、外部の駆動源から供給される動力を用いてもよいし、人力による手回し式のギヤ機構を用いてもよい。
　１：ギヤ取付システム、１０：ギヤ取付用治具、１１：ガイドシャフト、１１ａ：第１ねじ部、１２：治具モータ、１３：可動シャフト、１４：螺合部、１４ａ：第２ねじ部、１８：爪、１９：爪保持部、２０：モータ、２２：モータシャフト、２４：キー、２６：シャフトねじ穴、３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ：ギヤ、３１：軸穴、３２：基部、３３：歯車部、３４：嵌合部、３５：非嵌合部、３６：キー溝、３７：平坦部

Claims (13)

  1. 　モータシャフトの先端部にキーを有するモータと、
    　前記キーが挿入されるキー溝及び軸方向に沿って貫通する軸穴を有し、前記軸穴に前記モータシャフトの先端部が嵌合されるギヤと、
    を有し、
    　前記軸穴は、前記モータシャフトが挿入される方向の後端側に形成され、前記軸穴に挿入される前記モータシャフトと嵌合する嵌合部と、前記モータシャフトが挿入される方向において前記後端側とは反対側の先端側に形成され、前記軸穴に挿入される前記モータシャフトと嵌合しない非嵌合部とを有する、モータユニット構造。
  2. 　前記嵌合部は、前記モータシャフトの先端部と嵌合可能な内径を有し、
    　前記非嵌合部は、前記嵌合部の内径よりも大きな内径を有し、
    　前記嵌合部及び／又は前記非嵌合部は、軸方向に沿って内径が均等な円筒形状を有する、請求項１に記載のモータユニット構造。
  3. 　前記嵌合部は、前記モータシャフトの先端部と嵌合可能な内径を有し、
    　前記非嵌合部は、前記嵌合部の内径よりも大きな内径を有し、
    　前記嵌合部及び／又は前記非嵌合部は、前記モータシャフトが挿入される方向の前記後端側から前記先端側に沿って内径が拡径するテーパー形状を有する、請求項１に記載のモータユニット構造。
  4. 　前記ギヤは、前記モータシャフトが挿入される方向の先端側に設けられる基部と、前記モータシャフトが挿入される方向の後端側に設けられる歯車部と、を有し、
    　前記基部は、その外面に、前記ギヤの中心軸を間に挟んで互いに平行な一対の平坦面を有する、請求項１から３までのいずれかに記載のモータユニット構造。
  5. 　前記モータシャフトは、前記ギヤの前記軸穴へ挿入される先端側の軸端にガイドシャフトを連結するためのねじ穴を有する、請求項１から４までのいずれかに記載のモータユニット構造。
  6. 　モータシャフトの先端部にキーを有するモータと、
    　前記キーが挿入されるキー溝及び軸方向に沿って貫通する軸穴を有し、前記軸穴が前記モータシャフトの先端部に嵌合されるギヤと、
    を有するモータユニット構造であって、
    　前記軸穴は、前記モータシャフトが挿入される方向の後端側に形成され、前記軸穴に挿入される前記モータシャフトと嵌合する嵌合部と、前記モータシャフトが挿入される方向の先端側に形成され、前記軸穴に挿入される前記モータシャフトと嵌合しない非嵌合部と、を有し、
    　前記ギヤの前記軸穴に前記モータシャフトに連結されるガイドシャフトを挿入する第１挿入工程と、
    　前記モータシャフトの前記キーと前記ギヤの前記キー溝との位相を合わせる位相合わせ工程と、
    　前記モータシャフトの前記キーと前記ギヤの前記キー溝とが嵌合するように、前記モータシャフトを前記ギヤの前記非嵌合部に挿入する第２挿入工程と、
    　前記ガイドシャフトを前記ギヤの側に引き込み、前記モータシャフトの先端部を前記ギヤの前記嵌合部に圧入する圧入工程と、
    を含むモータシャフトのギヤ取付方法により作製されるモータユニット構造。
  7. 　モータシャフトの先端部にギヤを取り付けるためのギヤ取付用治具であって、
    　前記モータシャフトは、前記先端部にキーを有し、先端側の軸端にガイドシャフトが連結され、
    　前記ギヤは、前記キーが挿入されるキー溝と、軸方向に沿って貫通し、前記ガイドシャフトが挿入される軸穴と、を有し、
    　前記ギヤ取付用治具は、
    　前記ガイドシャフトと、
    　前記ガイドシャフトと螺合した状態で回転することにより、前記ガイドシャフトを軸方向に沿って移動させる可動シャフトと、
    　前記可動シャフトを回転させる駆動部と、
    を有し、
    　前記ギヤの前記軸穴に前記ガイドシャフトの先端側を挿入し、前記モータシャフトの前記キーと前記ギヤの前記キー溝との位相を合わせ、前記モータシャフトの前記キーと前記ギヤの前記キー溝とが嵌合するように、前記モータシャフトを前記ギヤの前記軸穴に挿入し、前記駆動部により前記可動シャフトを回転させて前記ガイドシャフトと前記可動シャフトとを螺合させ、前記可動シャフトの回転により前記ガイドシャフトを前記可動シャフトの側に引き込むことにより、前記モータシャフトの先端部に前記ギヤを圧入して取り付けるために用いられる、ギヤ取付用治具。
  8. 　前記モータシャフトの中心軸と前記ギヤの前記軸穴の中心とが軸方向において一致するように、前記ギヤを保持するギヤ保持部を有する、請求項７に記載のギヤ取付用治具。
  9. 　前記駆動部は、モータにより構成される、請求項７又は８に記載のギヤ取付用治具。
  10. 　モータシャフトの先端部にギヤを取り付けて、請求項１に記載のモータユニット構造とするためのモータシャフトのギヤ取付方法であって、
    　前記モータシャフトは、前記先端部にキーを有し、先端側の軸端にガイドシャフトが連結され、
    　前記ギヤは、前記キーが挿入されるキー溝と、軸方向に沿って貫通し、前記ガイドシャフトが挿入される軸穴とを有し、
    　前記ギヤの前記軸穴に前記モータシャフトに連結された前記ガイドシャフトを挿入する第１挿入工程と、
    　前記モータシャフトの前記キーと前記ギヤの前記キー溝との位相を合わせる位相合わせ工程と、
    　前記モータシャフトの前記キーと前記ギヤの前記キー溝とが嵌合するように、前記モータシャフトを前記ギヤの前記非嵌合部に挿入する第２挿入工程と、
    　前記ガイドシャフトを前記ギヤの側に引き込み、前記モータシャフトの先端部を前記ギヤの前記嵌合部に圧入する圧入工程と、
    を含む、モータシャフトのギヤ取付方法。
  11. 　前記圧入工程において、前記キーと前記キー溝とを嵌合させた後、前記ガイドシャフトの外周面に形成される第１ねじ部と、内周面に前記第１ねじ部と螺合する第２ねじ部を有する可動シャフトとを螺合させ、軸方向の位置が固定された前記可動シャフトを回転させることにより、前記ガイドシャフトを前記ギヤの側に引き込み、前記モータシャフトの先端部に前記ギヤを圧入する、請求項１０に記載のモータシャフトのギヤ取付方法。
  12. 　前記第２挿入工程及び前記圧入工程を、前記ギヤの周方向への回転を規制した状態で実施する、請求項１１に記載のモータシャフトのギヤ取付方法。
  13. 　前記圧入工程において、前記キーと前記キー溝とを嵌合させた後、前記ガイドシャフトを前記ギヤの側に引き込むと共に、同じ速度で前記モータシャフトを前記可動シャフトの側に移動させる、請求項１１又は１２に記載のモータシャフトのギヤ取付方法。
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