JP2010242958A - カップリングの接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の継手を備えたアダブタ装置では、電動モータ側フランジと減速機側フランジとを接続して、ピニオンを嵌着するアダブタシャフトとモータシャフトを嵌着するカップリング素子により凹・凸形状の連結を２箇所の軸受で支持する構成で、高価にして全長を長く軸心の調整も複雑で効率を低くする問題があった。
【解決手段】本発明は、入力フランジ１４のギヤー群と噛合うピニオン９を備えた入力軸２１と、前記入力軸２１には継手１２のピニオン固定部８を形成して、該入力軸２１を第２軸受１１により支持するカップリングケース３と、前記カップリングケース３には出力側面と電動モータ２と接合する嵌着可能な入力側面と、前記継手１２は前記ピニオン固定部８に係合する中間部７と、該中間部７に係合する軸固定部６とから形成され、該モータ軸５が中間部７を貫通してピニオン固定部８まで挿通させる構成にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、減速機に駆動モータを接続可能なカップリングを備え、連結を容易にできるカップリングケースに関するものである。

従来の駆動モータと減速機を接続するアダブタ装置は、モータ側ハウジングと減速機側ハウジングを接続して、中心部にアダブタシャフトを挿通させ２個所の軸受により支持され、一端をカップリング素子に係合し、他端を減速機のピニオンを嵌合可能に加工している。このアダブタシャフトの先端は、径方向に凹部の溝を備え、その凹部の溝と係合する凸部の山を備え一対のカップリング素子を当接させて接続している。
カップリング素子は、電動モータのモータシャフトの先端の接続面の根元半分に嵌着させて、残りの半分をアダブタシャフト内に挿入してキー材で連結し、偏心量を接合面の凹凸部で伝達可能にして、電動モータをモータ側ハウジングに固着している。
アダブタシャフトの先端には、歯車装置である減速機の入力ピニオンをキー材で接続して、減速機側ハウジングを歯車装置に固着する構造である。

特許第３９８１１５６号

しかし、このアダブタ装置では、モータ側ハウジングと減速機側ハウジングの接続を必要にして、歯車装置ハウジングと減速機側ハウジングも必要にして全長が長く大型化して機械効率を悪くして、継手を一対の凹凸部の溝と山であり偏心に対して円滑に対応できない問題があった。さらに、アダブタシャフトに接続するピニオンと、モータシャフトの接続を必要にして効率を悪くしている。

本発明では、電動モータと減速機を接続する継手の一端部を備え一体化した入力軸で連結する接続構造である。この継手は、１個所の軸受を配置する入力軸を挿通して、この入力軸の一端にピニオンを形成し他端に継手の接続部を形成する。
前記カップリングケースの入力軸は、ピニオン側を減速機のギヤー群に連結させ、継手の偏心伝達を円滑に伝達可能にする中間部を介在して、電動モータのモータ軸に固定する軸固定部を接続する継手とすることで、小型の高効率のカップリングケースの構造を提供するものである。

請求項１の発明では、電動モータと減速機とを継手を介して連結するためのカップリングケースであり、減速機の入力側には挿入されるピニオンと噛合うギヤー群を配置する第１軸受を備えた入力フランジを配置する。
前記入力フランジの第１軸受には、ギヤー群と噛合うピニオンを備えた入力軸を嵌着する。前記入力軸は、一端にピニオンを突出させて他端には継手のピニオン固定部を形成する。該入力軸は、カップリングケースの第２軸受により支持される。
前記カップリングケースは、前記入力フランジと接合する嵌着可能な出力側面を備えると共に、相対側に電動モータと接合する嵌着可能な入力側面を備える。
前記継手は、入力軸のピニオン固定部と、該ピニオン固定部に係合する遊動自在な中間部と、該中間部に係合してモータ軸に嵌着する軸固定部とから形成され、該モータ軸が中間部を貫通してピニオン固定部まで挿通させる構成とする。

請求項２の発明では、請求項１の継手は、中間部をボールにして、ピニオン固定部の開口部にボールの半円状の溝を軸方向に備え、軸固定部にボールを載置する半円状の凹部を備え、モータ軸を貫通させて一体に組み込むことで偏心方向に動力を伝達する構成とする。
請求項３の発明では、請求項１の中間部の両面の係合は、軸固定部とピニオン固定部とに凸形状と凹形状の嵌合面にして、この凸形状と凹形状を中間部の両面の径方向で直線に縦と横に形成し、相対位置を合わせると十字になるように備え、その先端面を曲面形状にする構成とする。

請求項１の構成では、カップリングケースを取り付けることで、電動モータのモータ軸の軸心とピニオンの偏心量を軸心に容易に近づけることができ、継手により円滑に伝達することができ、ピニオンとピニオン固定部を一体の軸形状にして、ピニオン固定部の内側に中間部が配置され、第１軸受を減速機側にすることで軸方向に短く小型化でき、モータ軸を継手に挿入するモータ軸貫通穴により組付け容易にする作用がある。
請求項２の構成では、継手は一端を軸と一体に加工しているので同心状態になり、ボールの円滑性により偏心した軸心でも容易に動力を伝達することができる作用がある。
請求項３の構成では、中間部の両面の嵌合面に、一方を縦方向に他方を横方向に、径方向の凸部と凹部との係合で先端面を曲面形状にすることで、円滑に偏心量を軸心に近づける作用がある。

請求項１の発明では、ピニオンとピニオン固定部を一体構造で動力を効率よく伝達することができ、軸方向に短くでき、部品点数を少なく小型化ができる効果がある。
請求項２の発明では、継手の中間部をボールにしているので、偏心時の屈折を滑らかにできるので、伝達効率を高めることができる効果がある。
請求項３の発明では、凸凹部の係合の先端面を曲面として、円滑に軸心の調整をして同心にすることができる効果がある。

本発明の継手を備えているギャードモータの側面図。 カップリングフランジを示す側面図。 継手を示す側面図。 継手を説明する斜視図。 第二実施形態の継手の側面図。 継手を説明する斜視図。

本発明の継手は、電動モータ２（サーボモータ）と減速機４に入力するピニオン９とを接続する継手１２であり、この継手１２によりモータ軸５の軸心とピニオン９の軸心の偏心状態を同心の伝達に近づけるように伝達の構成を提供するものである。

電動モータ２のモータ軸５には、軸方向の中心にモータ軸線Ｘがある。減速機４には、入力するピニオン９の軸方向の中心に入力軸線Ｙがある。このモータ軸線Ｘと入力軸線Ｙとは、カップリングケース３により同心にできるように設計してあるが、取付け状態・加工誤差・軸受誤差等により偏心して、高速回転ができない状況であり、継手をモータ軸線Ｘと入力軸線Ｙに介在させることで、芯振れを継手１２の中間部７が遊動して同心状態に戻し高速回転を可能にする。

本実施形態の一例を図面で示し説明すると、図１のギャードモータ１は、電動モータ２の回転数を複数段に噛合うギヤー群により減速して、出力部に駆動力を伝達するスプロケット・プーリ・ドラム等の伝達部材が嵌着され、変速した高出力の低回転により、産業機械を動かす駆動源としている。電動モータ２は、断面を円形の丸棒形状のモータ軸５を突出させ、低速から高速回転の指令を受けて回転するサーボモータであり、コンベア・台車の車輪・昇降機・開閉機等の産業機械の駆動に採用され、モータ軸５にボルトの螺進により圧接して固着した継手１２の軸固定部６と一体になっている。
この軸固定部６は、円周に径を拡縮可能にする間隙１６を軸方向に備え、止めねじ１５の螺進によりモータ軸５を締付けて圧接することで固着を可能にする。

中間部７は、中心部をモータ軸５より若干径を大きくして通過させるモータ軸貫通穴１７を備え、軸固定部６に半面を固定して残りを空間にして間隙１６の拡縮を容易にして、駆動力の伝達を可能にし、外周面にボール２０を複数個搭載している。この外周面には、ボール２０を搭載して回転自在にする凹部１８を備えている。
ピニオン固定部８は、一方にピニオン９を備え、他方に円筒で内周面にボール２０が回転可能にするボール溝２２を配置して、ピニオン９の軸心方向を偏心可能にしている。

図２は、カップリングケース３と電動モータ２を接続したもので、中心部に継手１２を備えた入力軸２１を第２軸受で回転自在に支持し、両端の一方を入力フランジ１４に固着する出力側面２５と、他方の電動モータ２のモータフランジ１４に固着する入力側面２６を備えている。電動モータ２は、取り付け面のモータフランジ１３からモータ軸５が突出して、そのモータ軸を継手１２に挿入して入力軸２１に達する位置まで入り込みモータ軸５と継手１２を一体にさせ、前記のモータフランジ１３と入力側面２６が当接して、その位置でボルトにより固着する。前記モータ軸５は、カップリングケース３の周面に備えられた透孔の調整穴２７から工具を差し入れ、止めねじ１５の螺進により軸固定部６を固着されて、中間部７を通過してピニオン固定部８に遊嵌されている。
ピニオン９の入力軸線Ｙは、モータ軸線Ｘと若干異なっても、ボール２０の回動を介して、偏心状態を正常に同心にして振れることなく円滑に動力を伝達することができる。

図３は、電動モータ２のモータ軸５が継手１２のモータ軸貫通穴１７に挿入している。
モータ軸貫通穴１７は、固着された軸固定部６から内径が大きい中間部７を通過して、内径を大きくしたピニオン固定部８に挿入して、組付け時に軸固定部６と中間部７とピニオン固定部８とを一体に接続する下組みが容易にでき、それから調整することで精度をあげることができる。
継手１２は、モータ軸５を固定する軸固定部６と、駆動力を偏心方向へ伝達する中間部７のスチール製のボール２０であり、そのボール２０にピニオン固定部８のボール溝２２に嵌め込み、中間部７により偏心方向の伝達を入力軸２１として第２軸受１１で支持され、減速機４に伝達できる。減速機４は、入力側の入力フランジ１４にピニオン９を挿入して軸着する第１軸受１０を備え、入力軸２１を軸着することで入力軸線Ｙが同心として、この位置で出力側面２５と入力フランジ１４をボルトで固着することで減速機４とカップリングケース３が一体になり入力側面２６の駆動力を伝達可能になる。

図４は、軸固定部６の止めねじ１５の螺進することで間隙１６を狭めて軸径を小さくしてモータ軸５と圧接する。この軸固定部６には、中間部７のボール２０を備える凹部１８を外周面に備えた円筒にしている。この円筒に連結して軸方向に間隙１６を備え、径方向に略半分を固定して駆動力を伝達し、残りを離間させて間隙１６を拡縮可能にしてモータ軸５を固着する。中間部７は、方向変更を可能にする球体であり、奇数個（３個、５個又は７個）を配置して滑らかな変更を可能にする。
ピニオン固定部８は、前記ボール２０を収納するボール溝２２をボール数分配置して、軸心方向を変更することができ傾斜する空間を備えている。ボール溝２２の長さは、モータフランジ１３と入力フランジ１４の取り付け誤差を第２軸受１１と軸固定部６により軸方向に固定位置を調整して、止めねじ１５をカップリングケース３に備えた調整孔２７から調整することができる。

（第二実施形態）
図５は、オルダムカップリング機構であり、凹凸形状の嵌合面１９を縦方向と横方向に配置して、モータ軸線Ｘと入力軸線Ｙを一致させる修正をして伝達するもので、電動モータ２のモータ軸５をピニオン固定部８ａに達するまで継手１２ａに挿入する。
第２軸受１１は、入力軸２１を軸着する継手１２ａとピニオン９の連結軸である。
軸固定部６ａは、軸心にモータ軸５径より大きい径を備えたモータ軸貫通穴１７を備え、中央に縦方向の角溝で溝面（山と谷の面）を曲面にした角曲溝２３を配置する嵌合面１９として、止めねじ１５により螺進させて間隙１６を狭めてモータ軸５に圧接させて固定する。

前記嵌合面１９と嵌合する中間部７ａは、図面左側の中央に縦方向の角山の頂点面を曲面の角曲山２４を備え、軸心にモータ軸貫通穴１７を配置している。
中間部７ａの図面右側の嵌合面１９は、ピニオン固定部８ａが接続され、平面の中心を角の山形で頂点を曲面にする角曲山２４が横方向に備えてあり、軸心にモータ軸貫通穴１７を備えてカップリングケース３に軸着している。
図６は、継手１２ａの斜視図であり、モータ軸５を継手１２ａのモータ軸貫通穴１７に挿入して下組みを行い、位置の調整をしてから止めねじ１５を締付け軸固定部６ａとモータ軸５を固着させる。中間部７ａの両面は、嵌合面１９の凹凸形状の当接面であり、角曲溝２３と角曲山２４の縦方向と横方向に滑りを円滑にするため、先端面を曲面にして、偏心等の傾斜する嵌合面１９に優れた作用が働き、軸方向のズレ・芯ズレだけでなく傾斜する偏心にも調節できる効果がある。
ピニオン固定部８ａは、モータ軸５が挿入されて遊嵌状態で、第２軸受１１と軸固定部６ａの最適な位置に調整されて、軸方向のズレ・芯ズレ・偏心を解消してスムーズに回転を伝達することができる。

産業機械の駆動源とするギャードモータに採用され、このギャードモータはサーボモータと減速機に接続される継手であり、サーボモータの回転とトルクを正確に高効率に伝達することができる。

１ ギャードモータ
２ 電動モータ
３ カップリングケース
４ 減速機
５ モータ軸
６ 軸固定部
７ 中間部
８ ピニオン固定部
９ ピニオン
１０ 第１軸受
１１ 第２軸受
１２ テーパ面
１３ モータフランジ
１４ 入力フランジ
１５ 止めねじ
１６ 間隙
１７ モータ軸貫通穴
１８ 凹部
１９ 嵌合面
２０ ボール
２１ 入力軸
２２ ボール溝
２３ 角曲溝
２４ 角曲山
２５ 出力側面
２６ 入力側面
２７ 調整孔
Ｘ モータ軸線
Ｙ 入力軸線

Claims (3)

1. 電動モータと減速機とを継手を介して連結するためのカップリングケースにおいて、
   減速機の入力側に挿入されるピニオンと噛合うギヤー群を配置する第１軸受を備えた入力フランジと、
   前記入力フランジの第１軸受に嵌着してギヤー群と噛合うピニオンを備えた入力軸と、
   前記入力軸の一端にピニオンを突出させて他端には継手の固定部を形成して、該入力軸を第２軸受により支持するカップリングケースと、
   前記カップリングケースには前記入力フランジと接合する嵌着可能な出力側面を備えると共に、相対側に電動モータと接合する嵌着可能な入力側面と、
   前記継手は入力軸のピニオン固定部と、該ピニオン固定部に係合する遊嵌状態の中間部と、該中間部に係合するモータ軸に嵌着した軸固定部とから形成され、該モータ軸が中間部を貫通してピニオン固定部まで挿通させることを特徴とするカップリングの接続構造。
2. 前記継手は、軸受部の内径を縮小する間隙と止めボルトを備え、円周方向にボールを載置する半円状の凹部を備え、中間部をボールにして、固定部の開口部にボールの半円状の溝を軸方向に備え、モータ軸を貫通させて一体に組み込むことで偏心方向に動力を伝達することを特徴とする請求項１記載のカップリングの接続構造。
3. 前記係合は、凸形状と凹形状との係合であり、中間部の両面に径方向に直線に縦と横に形成し相対位置を合わせて十字に備え、先端面を曲面形状にすることを特徴とする請求項１記載のカップリングの接続構造。

Images