JP2007263255A - 内接噛合型ギアドモータ - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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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---|---|---|---|
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- 2006-03-29 JP JP2006090120A patent/JP2007263255A/ja active Pending
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