JP2007263255A - 内接噛合型ギアドモータ - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクト、且つ、組み付け時における調整作業を簡易とし、同時に組付け時の工程数が少ない内接噛合型ギアドモータを提供する。
【解決手段】モータＭ１０１と、モータＭ１０１の回転を内歯歯車１３６と該内歯歯車１３６に噛合する外歯歯車１３４との相対回転成分として減速して出力する減速機Ｇ１０１とを備えた内接噛合型ギアドモータであって、モータＭ１０１は、モータ軸１０２が貫通可能な貫通孔１１８Ｈを有するフロントカバー１１８を備え、該フロントカバー１１８には、貫通孔１１８Ｈの中心から半径方向に等しい位置に、貫通孔１１８Ｈと平行に延在する複数の内ピン１４４を一体的に形成し、且つ、当該内ピン１４４が、外歯歯車１３４を貫通するように配置構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータと、該モータの回転を内歯歯車と該内歯歯車に噛合する外歯歯車との相対回転成分として減速して出力する減速機とを備えた内接噛合型ギアドモータの技術分野に関する。

従来、図３に示す減速機Ｇ１が知られている（特許文献１参照）。

減速機Ｇ１は、入力軸２に伝達された回転が、偏心体３０、偏心体用軸受３２を介して外歯歯車３４を揺動回転させることによって、「外歯歯車３４が内接噛合する内歯歯車３６」と「揺動回転する外歯歯車３４」との相対回転成分を内ピン４４、ローラ４５を介して出力する構成とされている。又、内ピン４４は、軸方向両側からフランジ４０（第１フランジ４０Ａ、第２フランジ４０）にて支持されている。

又、減速機Ｇ１は、減速機ケーシング本体３８とモータ継カバー１８とがボルト５によって連結されており、当該モータ継カバー１８に形成されたタップ４を利用して、更にモータ（図示していない）が連結される構成とされている。

なお、この減速機Ｇ１は、モータなどの動力源と連結されて、ギアドモータとして機能しうるものである。

特開２００６−３８１０８１号公報

減速機単体では勿論のこと、モータと連結した状態において、（出力が同一であるならば）よりコンパクト性に優れた製品が市場では求められている。特に、モータのモータ軸と減速機の出力となる軸が同心として構成されるようなギアドモータにおいては、その構成上、不可避的に軸方向に長くなってしまうことが多く、軸方向長さの短縮は非常に好ましい。しかしながら、特許文献１記載の減速機Ｇ１では、モータとの連結がモータ継カバー１８を介して行われる前提とされており、当該カバーの厚み分だけ軸方向に長くなってしまう。

又、内接噛合型の構造は、運転時、多くの構成部品が相対的に移動するという特徴を有している。具体的に前述の減速機Ｇ１を例とすれば、入力軸２、偏心体用軸受３２、外歯歯車３４、内ピン４４、ローラ４５、内歯歯車３６はいずれも運転時に相対移動する。なお、フランジ４０は内ピン４４と同じに動き、又、減速機ケーシング３８とモータ継カバー１８は内歯歯車３４と同じに動く。即ち、スムースな動作のためには、各部品が正確な位置精度を有しつつ相対的に移動できることが要求されるのであり、かかる要求が満たされない場合には、減速機の伝達ロスとなって現れる。更に、産業機械の駆動等の高トルクが要求される分野においては、各部品の耐久性にも大きく影響してしまう。これらのことは換言すれば、当初の組み立て時における調整作業が煩雑且つ困難な作業となることを意味している。

更に、減速機単体でなく、モータが連結されることを考慮すれば、モータ（の特に高速回転するモータ軸）との連結も位置精度良くされる必要性が高い。

本発明は、これらの問題点を解決するべくなされたものであって、コンパクト、且つ、組み付け時における調整作業を簡易とし、同時に、組付け時の工程数が少ない内接噛合型ギアドモータを提供することをその課題としている。

本発明は、モータと、該モータの回転を内歯歯車と該内歯歯車に噛合する外歯歯車との相対回転成分として減速して出力する減速機とを備えた内接噛合型ギアドモータであって、前記モータは、モータ軸が貫通可能な貫通孔を有するフロントカバーを備え、該フロントカバーには、前記貫通孔の中心から半径方向に等しい位置に、前記貫通孔と平行に延在する複数の円柱部を一体的に形成し、且つ、該円柱部が、前記外歯歯車を貫通するように配置構成することで上記課題を解決するものである。

このように構成することにより、「運転時において相対移動しない部品」の部品点数を極力少なく構成することが可能となった。即ち、モータのフロントカバーから延在して一体的に形成した円柱体を、減速機の内ピンとして機能させる構成を採用している。更に、当該フロントカバーと内歯歯車とを軸受を介して互いに支持させることによって、フロントカバーにフランジの機能をも付加している。このことは、装置の組み付け時において、煩雑な調整作業を行わずに簡易且つ少ない作業工程で組み付けを完了することを意味している。この前提として、一体的に形成される部品の形成精度は高水準が求められるが、現在の技術水準は十分にこのレベルをクリアしている。

又、同時に、モータが連結された状態では、減速機の各部品とモータ（の特に高速回転するモータ軸）とが位置精度良く配置される必要があるが、本発明にかかる構成では、従来のフロントカバー、第１フランジ、内ピンに相当する部分を一体的に構成しているため、モータと精度良く連結することが可能となり、結果としてモータ軸も精度良く支持することが可能となる。特にモータ軸と減速機の入力軸とが一体化され兼用されているような構成のギアドモータにおいては望ましい作用である。

又、当該一体化された部品の材質や形成精度は、最も機能的に高いレベルが要求される「内ピン」を基準に作られているため、モータと減速機とを強固且つ精度良く連結することができるというメリットもある。

なお、本明細書及び特許請求の範囲における「一体的」及び「一体化」とは、別部材を固定的に結合・連結することによって一体とするものではなく、例えば鋳造や鍛造、あるいは削り出しのように当初から一の部材として構成されていることを意味している。

又、「相対回転成分」とは、内歯歯車の自転と外歯歯車の自転との相対成分を意味することは勿論、更に、内歯歯車の自転と外歯歯車の公転との相対成分を含む概念である。

組み付け時等における調整作業が容易となり、工程数も少なくてよい。また装置全体を特に軸方向にコンパクトとすることができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例である（揺動）内接噛合型ギアドモータＧＭ１０１の側断面図であり、図２は、ギアドモータＧＭ１０１を図１における矢示II方向からみた図である。

ギアドモータＧＭ１０１は、モータＭ１０１と、減速機Ｇ１０１とが連結された構成とされている。

<モータ部>
モータＭ１０１は、その略中心にモータ軸１０２を備えている。又、当該モータ軸１０２の軸方向略中央にはロータ１０４が周設されている。又、当該ロータ１０４の外周表面と若干の隙間を有するように、電機子コイル１０８を備えたステータヨーク１０６が対向している。なお、この電機子コイル１０８及びステータヨーク１０６がステータ１１０を構成している。更に、当該ステータ１１０は円筒状のモータケーシング本体１１６の内周面に周設固定されている。

又、モータ軸１０２の後端部（図１における右方向端部）側には、エンドカバー１１４が配置されており、当該エンドカバー１１４に形成されたモータ軸後端貫通孔１１４Ｈ内に備わる軸受１０３を介して、モータ軸１０２が軸心Ｏを中心に回転自在に支持されている。又、当該エンドカバー１１４はモータケーシング本体１１６と連結している。又、モータ軸後端貫通孔１１４Ｈを貫通して配置されるモータ軸１０２の後端部には、レゾルバ部１１２が設けられており、モータ軸１０２の回転を検出可能とされている。

一方、モータ軸１０２の先端方向（図１における左方向）には、フロントカバー１１８が備わっている。又、当該フロントカバー１１８には、モータ軸１０２の先端が貫通可能なモータ軸先端貫通孔１１８Ｈが備わっており、モータ軸１０２が軸受１５０を介して、当該モータ軸先端貫通孔１１８Ｈを貫通する態様で設置されている。又、当該フロントカバー１１８には、モータ軸先端貫通孔１１８Ｈの中心（モータ軸１０２の軸心Ｏと一致する）から半径方向に等しい距離ｒだけ離れた位置（図２参照）に、貫通孔１１８Ｈと平行に延在する複数の円柱形状の内ピン（円柱体）１４４が一体的に設けられている。又、フロントカバー１１８には、当該ギアドモータＧＭ１０１を外部の支持ベース（図示しない）に固定するための固定孔（固定部）１１９が設けられている。なお、当該フロントカバー１１８とモータケーシング本体１１６とは連結されている。

又、このフロントカバー１１８と、モータケーシング本体１１６と、エンドカバー１１４とで、モータケーシング１２０を構成している。

又、本実施形態においては、モータケーシング１２０の一部であるフロントカバー１１８が、減速機Ｇ１０１を構成する部品（第１フランジ１４０Ａ、内ピン１４４）と一体的に形成されているが、この点については後に詳述する。

<減速機部>
続いて減速機Ｇ１０１部分の構成を説明する。

モータ軸１０２の先端は、減速機Ｇ１０１の内部に臨むように配置されている。又、本実施形態においては、モータ軸１０２が直接減速機Ｇ１０１の入力軸として機能する構成とされている。モータ軸１０２の先端には、偏心体１３０が配置・固定されている。モータ軸１０２と偏心体１３０との結合部分の先端側（図１における左側）は、スプライン結合されており、モータ軸１０２が回転することによって、偏心体１３０も回転するような構成とされている。この他にも例えばＤカット、キー等のいわゆる「形状的な嵌合構造」によって連結されていてもよい。更に、ローレット結合を採用することも可能である。又、結合部分の非先端側（図１における右側）においては、中間嵌め乃至締まり嵌めで結合されて精密な芯出しがなされており、モータ軸１０２と偏心体１３０との間にガタの発生する可能性を完全に払拭することが可能となる。又、この偏心体１３０は偏心体用軸受１３２を介して外歯歯車１３４の中心孔１３４Ｃ内に嵌合している。なお、本実施形態においては、外歯歯車１３４が３枚の構成とされており、これに対応するように、偏心体１３０、偏心体用軸受１３２が配置構成されているが、これに限定されるものではなく、外歯歯車１３４が１枚、２枚の構成であってもよいし、４枚以上の構成であってもよい。

又、外歯歯車１３４は、自身の中心孔１３４Ｃ部分に偏心体１３０（偏心体用軸受１３２）を嵌合させると同時に、内歯歯車１３６の内歯１３６Ａとも噛合している。なお、図面上には現れていないが、外歯歯車１３４が有する外歯の歯数と、内歯１３６Ａの数とは、僅少の差を有して構成されている。又、本実施形態においては、内歯１３６Ａと内歯歯車本体１３６Ｂとで内歯歯車１３６を構成し、更に、この内歯歯車本体１３６Ｂは、減速機ケーシング本体１３８と一体的に形成されている。

又、外歯歯車１３４には、複数の内ピン孔１３４Ｈが形成されており（図面上は１枚の外歯歯車１３４に対して１つしか現れていない）、当該内ピン孔１３４Ｈを貫通する態様で、フロントカバー１１８と一体的に形成された内ピン１４４、及びローラ１４５が配置されている。又、この内ピン１４４は、フランジ１４０によって支持されている。このフランジ１４０は、モータＭ１０１側に配置される第１フランジ１４０Ａと、反モータＭ１０１側に配置される第２フランジ１４０Ｂから構成されるが、前述の通り、本実施形態において内ピン１４４はフロントカバー１１８と一体的に形成されることによって、結果的に、第１フランジ１４０Ａをも含める態様で、この三者（フロントカバー１１８、第１フランジ１４０Ａ、内ピン１４４）が一体的に形成されている。このように構成することにより、「運転時において相対移動しない部品」の部品点数を極力少なく構成することが可能となった。このことは、装置の組み付け時において、煩雑な調整作業を行わずに簡易且つ少ない作業工程で組み付けが完了することを意味している。又、当初の組み立て時のみならず、所定の運転後に行う再調整の際や補修の際などにおいても調整が簡易である等の利点を有している。又、当該一体化された部品の材質や形成精度は、最も機能的に高いレベルが要求される「内ピン１４４」を基準に作られているため、モータＭ１０１とも強固且つ精度良く連結することが可能となり、結果としてモータ軸１０２を精度良く支持することが可能となっている。勿論、各部品を一体的に形成することで、特に軸方向の短縮化にも寄与している。この軸方向の短縮化は、特に、モータＭ１０１のフロントカバー１１８と減速機Ｇ１０１の第１フランジ１４０Ａとを一体的に形成したことで、従来の継部材（継カバー）の存在が不要となることによって得られる効果である。

なお、内ピン１４４の、第２フランジ１４０Ｂ側の端面中央には、タップ１５５が形成されており、当該タップ１５５に螺合可能な連結ボルト１５６によって、内ピン１４４と第２フランジ１４０Ｂとが連結されている。

又、第１フランジ１４０Ａと減速機ケーシング本体１３８とは、軸受１４６によって相対的に回転可能に支持されている。一方、第２フランジ１４０Ｂと減速機ケーシング本体１３８とは、軸受１４８によって相対的に回転可能に支持されている。これら第１フランジ１４０Ａと、第２フランジ１４０Ｂと、減速機ケーシング本体１３８とで、減速機ケーシング１４２を構成している。

なお、符号１５２は、第２フランジ１４０Ｂに備わるシールキャップであり、符号１５４はオイルシールである。

<ギアドモータＧＭ１０１の作用>
続いて、ギアドモータＧＭ１０１の作用について説明する。モータＭ１０１に通電されると、レゾルバ部１１２からの情報を基に、図示せぬドライバによって制御され、モータ軸１０２が軸心Ｏを中心に回転を始める。このモータ軸１０２の回転は、モータ軸１０２の先端に固定された偏心体１３０を偏心回転させる。当該偏心体１３０の偏心回転は偏心体用軸受１３２を介して外歯歯車１３４へと伝達される。その結果、外歯歯車１３４は内歯歯車１３６に対して揺動回転することになる。しかしながら、当該外歯歯車１３４は内歯歯車１３６の内歯１３６Ａとの噛合によって回転を規制され、ほとんど揺動のみを行なうことになる。但し前述の通り、外歯歯車１３４の外歯の数と内歯１３６Ａの数とは僅少の差を有して構成されているため、外歯歯車１３４が１回揺動する毎に当該（歯数）差分だけ外歯歯車１３４が自転（内歯歯車１３６に対する相対回転）する。この相対回転成分はローラ１４５を介して内ピン１４４によって取り出され、各フランジ１４０Ａ、１４０Ｂへと伝達される。但し、本実施形態におけるギアドモータＧＭ１０１は、フロントカバー１１８と一体化された第１フランジ１４０Ａが、固定孔１１９を介して外部の支持ベースとの間で固定された状態で使用運転されるために、この固定された第１フランジ１４０Ａに対して減速機ケーシング本体１３８が相対回転し、当該減速機ケーシング本体１３８の相対回転が相手機械側（図示していない）へと出力される構成とされている。このように、外部の支持ベースとの間の連結も、内ピン１４４を基準にその材質・強度で作られたフロントカバー１１８によって連結固定されるため、精度の良い固定が実現している。

なお、外歯歯車１３４の揺動成分は、内ピン孔１３４Ｈと、当該内ピン孔１３４Ｈに遊嵌するローラ１４５及び内ピン１４４によってキャンセルされ、相対回転成分のみが出力されることになる。

<ギアドモータの組立手順>
次に、ギアドモータＧＭ１０１の組立手順について簡単に説明する。

当該ギアドモータＧＭ１０１の組立手順としては大別して２通り考えられる。まず、モータＭ１０１を完成させた後に減速機Ｇ１０１を順次組み付けていく方法（以下「手順１」という。）と、逆に、減速機Ｇ１０１を完成させた後に、モータＭ１０１を順次組み付けていく方法（以下「手順２」という。）とである。

手順１の場合には、フロントカバー１１８に軸受１５０を介してモータ軸１０２を据え付けた状態にまでモータＭ１０１を完成（以下「モータ完成品」という。）させた後に（モータ完成品には当然に、ステータ１１０、ロータ１０４、レゾルバ部１１２等の組付けは完了している。）、順次減速機Ｇ１０１を組み上げることになる。具体的には、先ず、モータ完成品に対して、軸受１４６及びオイルシール１５４を介して減速機ケーシング本体１３８を組み付ける。その後、モータ軸１０２の先端側から偏心体１３０を嵌め込み固定する。次に軸受１５０に近い側から順次偏心体用軸受１３２及び外歯歯車１３４を嵌め込んでいく。このとき、内ピン１４４に円筒状のローラ１４５を嵌め込んだ上で、外歯歯車１３４の内ピン孔１３４Ｈに内ピン１４４が嵌入するように組み付ける。又、このとき、内歯歯車本体１３６Ｂにはピン状の内歯１３６Ａが順次組み付けられる。最後に軸受１４８、オイルシール１５４を配置しつつ第２フランジ１４０Ｂを組み付け、最後に連結ボルト１５６によって内ピン１４４（第１フランジ１４０Ａ）と第２フランジ１４０Ｂとを連結固定する。

手順１の場合には、概略このような工程でギアドモータＧＭ１０１を組み付けることになる。このとき本実施形態においては、モータＭ１０１のフロントカバー１１８と、減速機Ｇ１０１の第１フランジ１４０Ａと、内ピン１４４とが一体的に形成されているため、これらの各部材をそれぞれ組付け時に調整する必要が無い。即ち、１の部品を設置するだけで、（もともと別部品であった）各部材間の相対的な位置関係の調整が既に完了することを意味している。結果的に、少ない工程数で組立が完了する。

一方、手順２では、先ず、モータ軸１０２と軸受１５０が組み込まれていない状態で減速機Ｇ１０１を完成させる。即ち、偏心体１３０、偏心体用軸受１３２、外歯歯車１３４、内歯歯車１３６、減速機ケーシング本体１３８、軸受１４６、１４８、オイルシール１５４、第１フランジ１４０Ａ（フロントカバー１１８）、第２フランジ１４０Ｂを組みつけて、連結ボルト１５６によって第１、第２フランジ１４０Ａ、１４０Ｂを連結した状態まで組み上げる。このときの手順としては、例えば、先ず、第１フランジ１４０Ａ（と内ピン１４４、フロントカバー１１８が一体化されたもの）に対して、軸受１４６及びオイルシール１５４を介して減速機ケーシング本体１３８を組み付ける。その後、偏心体１３０を所定の位置に配置した上で当該偏心体１３０に対して第１フランジ１４０Ａに近い側から順次偏心体用軸受１３２及び外歯歯車１３４を嵌め込んでいく。このとき、内ピン１４４に円筒状のローラ１４５を嵌め込んだ上で、外歯歯車１３４の内ピン孔１３４Ｈに内ピン１４４が嵌入するように組み付ける。又、このとき、内歯歯車本体１３６Ｂにはピン状の内歯１３６Ａが順次組み付けられる。最後に軸受１４８、オイルシール１５４を配置しつつ第２フランジ１４０Ｂを組み付け、最後に連結ボルト１５６によって内ピン１４４（第１フランジ１４０Ａ）と第２フランジ１４０Ｂとを連結固定する。

その後、モータＭ１０１を、フロントカバー１１８の無い状態（即ちモータ軸１０２が軸受１０３のみによって支持され、モータ軸１０２の先端側が支持固定されていない状態）まで完成させる。最後に、モータ軸１０２先端側の所定の位置に軸受１５０を配置した上で、第１フランジ１４０Ａ（即ちフロントカバー１１８）のモータ軸先端貫通孔１１８Ｈに貫通させる。このとき、第１フランジ１４０Ａ（フロントカバー１１８）とモータケーシング本体１１６も同時に連結する。モータ軸１０２の先端は、止め輪１７０によって偏心体１３０との軸方向位置が固定される。最後に、第２フランジ１４０Ｂに、シールキャップ１５２を装着することによってギアドモードＧＭ１０１の組付けが完了する。

この手順の場合でも、フロントカバー１１８と、第１フランジ１４０Ａと、内ピン１４４とが一体的に形成されているため、これらの各部材をそれぞれ組付け時に調整する必要が無い。即ち、１の部品を設置するだけで、（もともと別部品であった）各部材間の相対的な位置関係の調整が既に完了することを意味している。結果的に、少ない工程数で組立が完了する。

なお、上述した実施形態においては、外歯歯車が揺動回転する減速機を備えたギアドモータを例にして説明しているが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、単純遊星歯車機構の減速機を備えたギアドモータにも適用することが可能である。この場合には、当該遊星歯車を回転可能に支持する軸（キャリア）が「円柱体」に相当することになる。かかる場合においても、本発明を適用することにより同種の効果を得ることが可能である。

本発明は、様々な分野で使用されるギアドモータとして有効であることは勿論であるが、特に軸方向にコンパクト性を有するめ、何らかの規制によって当該ギアドモータを組み込む装置の大きさがある程度限定されている物（例えば産業用ロボット、電動車椅子、自動車など）に特に好適である。

本発明の実施形態の一例である（揺動）内接噛合型ギアドモータＧＭ１０１の側断面図 ギアドモータＧＭ１０１を図１における矢示II方向からみた図 特許文献１記載の揺動内接噛合型減速機の側断面図

符号の説明

ＧＭ１０１…揺動内接噛合型ギアドモータ
Ｇ１０１…減速機
Ｍ１０１…モータ
１０２…モータ軸
１０３、１４６、１４８、１５０…軸受
１０４…ロータ
１０６…ステータヨーク
１０８…電機子コイル
１１０…ステータ
１１２…レゾルバ部
１１４…エンドカバー
１１４Ｈ…モータ軸後端貫通孔
１１６…モータケーシング本体
１１８…フロントカバー
１１８Ｈ…モータ軸先端貫通孔
１２０…モータケーシング
１３０…偏心体
１３２…偏心体用軸受
１３４…外歯歯車
１３６…内歯歯車
１３６Ａ…内歯
１３６Ｂ…内歯歯車本体
１３８…減速機ケーシング本体
１４０Ａ…第１フランジ
１４０Ｂ…第２フランジ
１４２…減速機ケーシング
１４４…内ピン
１４５…ローラ
１５２…シールキャップ
１５４…オイルシール
１５５…タップ
１５６…連結ボルト
１７０…止め輪

Claims (4)

1. モータと、該モータの回転を内歯歯車と該内歯歯車に噛合する外歯歯車との相対回転成分として減速して出力する減速機とを備えた内接噛合型ギアドモータであって、
   前記モータは、モータ軸が貫通可能な貫通孔を有するフロントカバーを備え、
   該フロントカバーには、前記貫通孔の中心から半径方向に等しい位置に、前記貫通孔と平行に延在する複数の円柱部が一体的に形成され、且つ、
   該円柱部が、前記外歯歯車を貫通して配置されている
   ことを特徴とする内接噛合型ギアドモータ。
2. 請求項１において、
   更に、前記フロントカバーは、軸受を介して前記内歯歯車を支持している
   ことを特徴とする内接噛合型ギアドモータ。
3. 請求項１又は２において、
   更に、前記フロントカバーには、当該ギアドモータを外部の支持ベースに固定するための固定部が設けられている
   ことを特徴とする内接噛合型ギアドモータ。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   更に、前記円柱部が前記外歯歯車の自転成分を取り出す内ピンである
   ことを特徴とする内接噛合型ギアドモータ。

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