JP2013162654A - ギヤモータおよびギヤモータ用のアダプタ - Google Patents

ギヤモータおよびギヤモータ用のアダプタ Download PDF

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Abstract

【課題】モータのモータ軸の軸心と遊星歯車装置のキャリヤの軸心を正確に一致させることのできるギヤモータを得る。
【解決手段】キャリヤ43とケーシング54とが相対回転する遊星歯車装置12と、モータ14とを、アダプタ16を介して連結したギヤモータ10において、キャリヤ43は、アダプタ16側に軸方向に突出するとともに、該アダプタ16に対する第1インロー面X1を外周に有する凸部50を備えるとともに、モータ14は、該アダプタ16に対する第2インロー面X2を備え、アダプタ16は、径方向中央に軸方向に貫通する貫通孔16Aを有するとともに、第1インロー面X1に対応した対第1インロー面(第3インロー面)Y1を貫通孔16Aの一端側の内周16A1に有し、かつ貫通孔16Aの他端側の内周16A2に、第2インロー面X2に対応した対第2インロー面(第4インロー面)Y2を備えた形状とされている。
【選択図】図1

Description

本発明は、ギヤモータおよびギヤモータ用のアダプタに関する。
特許文献1に、遊星歯車装置のキャリヤを固定し、内歯歯車と一体化されたケーシングを回転させる、いわゆる枠回転型の遊星歯車装置が開示されている。この遊星歯車装置においては、駆動源となるモータは、キャリヤに固定されている。
モータとキャリヤとの間には、アダプタが介在され、該モータとキャリヤの連結を仲介している。アダプタは、軸方向一方側の側面に段部を形成してキャリヤに対するインロー面とするとともに、軸方向他方側の側面に段部を形成してモータに対するインロー面としている。
すなわち、このギヤモータ用のアダプタは、当該2つのインロー面の存在により、モータのモータ軸の軸心と遊星歯車装置のキャリヤの軸心を一致させている。
実開平5−87731号公報(図5)
しかしながら、特許文献1にて開示されていたアダプタを含め、従来のギヤモータ用のアダプタは、対キャリヤのインロー面と対モータのインロー面が、それぞれ軸方向反対側の面に形成された段部とされていたため、加工がそれぞれの側からの別加工(素材のチャッキングをし直す加工)とならざるを得なかった。そのため、対キャリヤのインロー面と対モータのインロー面の軸心を正確に合致せるのが困難であり、結果としてモータのモータ軸の回転軸心と遊星歯車装置のキャリヤの回転軸心がずれてしまい易いという問題があった。
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、モータのモータ軸の軸心と遊星歯車装置のキャリヤの軸心をより正確に一致させることのできるギヤモータおよびギヤモータ用のアダプタを提供することをその課題としている。
本発明は、キャリヤとケーシングとが相対回転する遊星歯車装置と、モータとを、アダプタを介して連結したギヤモータにおいて、前記キャリヤまたはモータの一方は、前記アダプタ側に軸方向に突出するとともに、該アダプタに対する第1インロー面を外周に有する凸部を備えるとともに、前記キャリヤまたはモータの他方は、該アダプタに対する第2インロー面を備え、前記アダプタは、径方向中央に軸方向に貫通する貫通孔を有するとともに、前記第1インロー面に対応した第3インロー面を前記貫通孔の一端側の内周に有し、かつ前記貫通孔の他端側の内周または当該アダプタの他端側の外周に、前記第2インロー面に対応した第4インロー面を備えた形状とされている構成を採用することにより、上記課題を解決したものである。
本発明では、遊星歯車装置のキャリヤおよびモータのうちのいずれか一方に、凸部の外周によって形成される「第1インロー面」を形成する。また、遊星歯車装置のキャリヤおよびモータのうちのいずれか他方には、「第2インロー面」を形成する。
この第2インロー面は凸部によるものでも凹部によるものでもよい。また、第1、第2インロー面は、共に、遊星歯車装置やモータにおいてもともと形成されているインロー面をそのまま利用するものであってもよい。
一方、アダプタは、径方向中央に軸方向に貫通する貫通孔を備え、この貫通孔の一端側の内周に、前記第1インロー面に対応した「第3インロー面」が形成される。そして、貫通孔の他端側の内周、または該アダプタの他側端の外周に、前記第2インロー面に対応した「第4インロー面」が形成される。
これにより、アダプタは、第3インロー面および第4インロー面の双方を、「同時加工」で形成することができる。ここで、「同時加工」とは、時間的に同時に加工するという場合だけでなく、工作機械に対して素材を一度セッティングするだけで(同一のチャッキングのまま掴み替えることなく)2つの加工を行えることを意味している(工具は交換されてもよい)。
すなわち、本発明の構成に係るアダプタは、第3インロー面、第4インロー面の双方のインロー面を、同時加工によって軸心をより正確に一致させて形成することができるため、結果として、モータの軸心と遊星歯車装置のキャリヤの軸心とを、より正確に一致させることができる。
なお、本発明は、アダプタ自体に着目した場合は、「モータと遊星歯車装置のキャリヤとを連結するためのギヤモータ用のアダプタであって、径方向中央に、軸方向に貫通する貫通孔を有するとともに、前記キャリヤまたはモータ側のいずれか一方側に形成された第1インロー面に対する第3インロー面を前記貫通孔の一端部内周に備え、かつ、該貫通孔の他端部の内周または当該アダプタの外周に、前記キャリヤまたはモータの他方側に形成された第2インロー面に対する第4インロー面を備えた形状とされたことを特徴とするギヤモータ用のアダプタ」と捉えることもできる。
モータのモータ軸の軸心と遊星歯車装置のキャリヤの軸心をより正確に一致させることのできるギヤモータおよびギヤモータ用のアダプタを得ることができる。
本発明の実施形態の一例に係るギヤモータの構成を示す全体断面図
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
図1は、本発明に係る工作機械用のギヤモータ10の全体断面図である。
このギヤモータ10は、遊星歯車減速機(遊星歯車装置)12とモータ14とをアダプタ16を介して連結したものである。
遊星歯車減速機(遊星歯車装置)12から説明する。
この遊星歯車減速機12は、揺動内接噛合型と称されるもので、入力軸18と一体に3個の偏心体21〜23を備えている。各偏心体21〜23は、120度ずつ偏心方向がずれており、入力軸18の軸心O1に対してそれぞれδeだけ偏心している(図1では便宜上、左側の偏心体21が最も下側に偏心した状態、右側の偏心体23が最も上側に偏心した状態を表している)。
各偏心体21〜23には、ころ25〜27を介して3枚の外歯歯車31〜33が揺動可能にそれぞれ嵌合されている。外歯歯車31〜33には、円周方向に複数の内ローラ孔31A〜33Aがそれぞれ複数形成されている。内ローラ孔31A〜33Aには、(摺動促進体としての)内ローラ36が被せられた内ピン38が貫通している。内ピン38は、外歯歯車31〜33の軸方向側部に設けられた第1キャリヤ41と一体化されている。
第1キャリヤ41は、内ピン38およびボルト44を介して外歯歯車31〜33の軸方向反対側の側部に設けられた第2キャリヤ42と一体化され、これによりキャリヤ43が構成されている。また、第1キャリヤ41は、ボルト46を介して外部の固定プレート48に連結されることにより固定されている。したがって、第1、第2キャリヤ41、42は、双方とも固定状態に維持されており、前記モータ14は、この固定状態にあるキャリヤ43(具体的にはその第2キャリヤ42)にアダプタ16を介して固定されていることになる。
駆動系の説明に戻って、外歯歯車31〜33は、内歯歯車52に内接噛合している。この実施形態では、内歯歯車52は、ケーシング54と一体化された内歯歯車本体52Aと、該内歯歯車本体52Aに回転自在に支持され内歯歯車52の内歯を構成する外ピン52Bとで構成されている。内歯歯車52の内歯の数(外ピン52Bの本数)は、外歯歯車31〜33の外歯の数よりも僅かだけ(この実施形態では1だけ)多い。したがって、入力軸18の回転とともに偏心体21〜23が1回回転する毎に、外歯歯車31〜33が内ピン38および内ローラ36によって自転が拘束された状態で1回揺動し、その結果、内歯歯車52の内歯歯車本体52Aは、外歯歯車31〜33に対して1歯分だけ円周方向の位相がずれる(自転する)ことになる。これにより、内歯歯車本体52Aと一体化されている遊星歯車減速機12のケーシング54を回転させることができる(いわゆる枠回転)。
本実施形態では、ケーシング54の回転は、ボルト56を介して駆動スプロケット(動力伝達部材)58に伝達される。
なお、後に詳述するアダプタ16は、その最外径(円筒部分の外径ではなくボルト59を止める耳部(図1では1個のみ図示)16Eの最外形を結んだ円の外径)daが、駆動スプロケット58の最内径Dpよりも小さく設定されている(da<Dp)。
本実施形態では、遊星歯車減速機12とモータ14とを、アダプタ16およびボルト57、59を介して連結している。ここで、該遊星歯車減速機12とモータ14のアダプタ16を介した連結構成について詳細に説明する。
遊星歯車減速機12の駆動源となるモータ14は、種々の連結機器(図示略)と連結して使用されることを想定した汎用のモータである。モータ14のモータ軸14Aは、遊星歯車減速機12の入力軸18と摩擦係合式のカップリング60を介して連結されている。これは、位置決めの精度を確保するためにバックラッシが存在するキーやスプラインによる連結を避けたためである。このカップリング60の構成自体は公知のものであり、アダプタ16に形成された工具挿入孔16Hのキャップ17を取り外して、該工具挿入孔16Hから締め付け用のレンチ(図示略)を挿入し、カップリング60の図示せぬねじ部を締込むことにより、該カップリング60を縮径させ、モータ軸14Aの外周に入力軸18の凹部18Aの内周を強い圧力で摩擦結合させるものである。
このように、摩擦係合式のカップリング60は、モータ軸14Aと遊星歯車減速機12の入力軸18等を摩擦によって強固に一体化するため、基本的に、キーやスプラインによる連結のように、連結する軸同士の軸心のずれを吸収する機能がない。したがって、入力軸18の軸心O1と、モータ軸14Aの軸心O2のずれの影響が出やすい連結形態であり、その意味で本発明の作用効果が特に活きる連結形態であるとも言える。
本実施形態では、遊星歯車減速機の12のキャリヤ43(より正確にはその第2キャリヤ42)には、アダプタ16側に軸方向に突出し、アダプタ16に対する第1インロー面X1を外周に有する凸部50が形成されている。この凸部50は、インロー面として活用されることを想定して該第2キャリヤ42にもともと形成されていたものであり、本実施形態では、該凸部50をそのまま活用している。勿論本発明を実施するために始めから意図的に形成した凸部であってもよい。なお、凸部50の軸心は、キャリヤ43の軸心O1に一致している。
なお、この実施形態においては、該凸部50が筒状の凸部とされ、該凸部50の内周に遊星歯車減速機12の内外をシールするオイルシール51の一部が配置されている。
一方、モータ14は、モータカバー14Bに、アダプタ16側に軸方向に突出し、アダプタ16に対する第2インロー面X2を外周に有する凸部64を備えている。この凸部64も、インロー面として活用されることを想定して該モータ14のモータカバー14Bにもともと形成されていたものであり、本実施形態では、該凸部64をそのまま活用している。勿論本発明を実施するために始めから意図的に形成した凸部であってもよい。
本発明においては、キャリヤ43またはモータ14のいずれか一方が、このように軸方向に突出するとともに「第1インロー面を外周に有する凸部」を有していることが必須である。しかし、上記説明で明らかなように、この実施形態では、たまたまキャリヤ43およびモータ14の双方とも、該凸部の要件に合致する凸部50、64をもともと有しているため、本発明に係る「第1インロー面を外周に有する凸部」を凸部50として捉えることも、凸部64として捉えることも可能である。ここでは、便宜上、キャリヤ43側に形成されている凸部50を、本発明に係る「第1インロー面X1を外周に有する凸部」、モータ14側の凸部64を本発明に係る「第2インロー面X2を有する凸部」と捉えて説明してゆく。
アダプタ16は、最外径daがモータ14の外径(da)と同一に設定されている。前述したように、この最外径daは、駆動スプロケット58の最内径Dpよりも小さい。
アダプタ16は、全体が筒形状とされ、径方向中央に軸方向に貫通する貫通孔16Aを有している。貫通孔16Aは、一端側の内周16A1の内径D1がキャリヤ43の凸部50の外周に形成された第1インロー面X1の外径d1に対応した内径とされ、該貫通孔16Aの一端側の内周16A1に、キャリヤ43に形成された第1インロー面X1に対応した対第1インロー面(第3インロー面)Y1を有している。すなわち、キャリヤ43の第1インロー面X1とアダプタ16の対第1インロー面Y1とでキャリヤ−アダプタ間の第1インロー部XY1が構成されている。
また、この貫通孔16Aの他端側の内周16A2の内径D2は、モータ14の凸部64の外周に形成された第2インロー面X2の外径d2に対応した内径とされ、該貫通孔16Aの他端側の内周16A2に、モータ14のモータカバー14Bに形成された第2インロー面X2に対応した対第2インロー面(第4インロー面)Y2を有している。すなわち、モータ14のモータカバー14Bの第2インロー面X2とアダプタ16の対第2インロー面Y2とでモータ−アダプタ間の第2インロー部XY2が構成されている。
対第1インロー面Y1および対第2インロー面Y2は、切削または研削によって精度よく加工されている。対第2インロー面Y2の軸方向内側に形成されている段部16A3は、該対第2インロー面Y2を精度よく形成するための切削代(研削代)によるものである。対第1インロー面Y1の内径D1は、対第2インロー面Y2の内径D2よりも小さい(D1<D2)。
次に、このギヤモータの作用を説明する。
先ず、このギヤモータ10の駆動系の作用から簡単に説明すると、モータ14の回転によって摩擦係合式のカップリング60を介して遊星歯車減速機12の入力軸18がバックラッシなしで一体的に回転すると、入力軸18に形成されている偏心体21〜23が同一の回転速度で回転する。これにより、該偏心体21〜23の外周にころ25〜27を介して嵌合されている外歯歯車31〜33が揺動する。外歯歯車31〜33は、固定状態にある第1キャリヤ41と一体化されている内ピン38(および内ローラ36)が貫通することにより、自転が拘束されている。そのため、外歯歯車31〜33が、揺動しながら内歯歯車52に内接することにより、内歯歯車52(内歯歯車本体52A)は、入力軸18および偏心体21〜23が1回転する毎に、外歯歯車31〜33との歯数差分(1歯分)だけ該外歯歯車31〜33に対して円周方向の位相がずれることになる。これにより、1/(内歯歯車の歯数)の減速比に相当する減速が実現される。内歯歯車本体52Aは、ケーシング54と一体化されており、ケーシング54は、ボルト56を介して駆動スプロケット58と一体化されているため、結局、入力軸18が回転することにより、駆動スプロケット58が1/(内歯歯車の歯数)の減速比で回転する。
このギヤモータ10の遊星歯車減速機12は、揺動内接噛合型と称されるタイプの減速機であり、1段で高減速比を達成することができ、また、同時に複数の歯が噛合していて外歯と内歯のバックラッシが殆どなく、例えば同一の減速比を得るのに複数段の減速段を必要とする平行軸型の減速機と比較してバックラッシが少ない。この構成に係る揺動内接噛合型の遊星歯車減速機12により、入力軸18に伝達されてきた回転を殆どバックラッシのない状態で大きく減速し、駆動スプロケット58の出力として取り出すことができる。
ここで、この実施形態では、モータ14と遊星歯車減速機12間でのバックラッシを極小とするために、モータ軸14Aと遊星歯車減速機12の入力軸18とが摩擦係合式のカップリング60によって径方向に遊びのない状態で連結されている。したがって、モータ軸14Aの軸心O2と入力軸18の軸心O1が正確に一致していないと、振動発生の原因となり易い。
しかしながら、この実施形態では、アダプタ16が貫通孔16Aを有し、この貫通孔16Aの一端側の内周16A1にキャリヤ43側の第1インロー面X1に対応する対第1インロー面Y1、他端側にモータ14側の第2インロー面X2に対応する対第2インロー面Y2が形成されている。しかも、対第1インロー面Y1の内径D1は、対第2インロー面Y2の内径D2よりも小さい(D1<D2)。したがって、アダプタ16を外周側からチャッキングした状態で、アダプタ16のモータ14側より加工する(工具を挿入する)ことにより、対第2インロー面Y2および対第1インロー面Y1の双方を(工具の位置を変えるか、工具を変えるかはするものの)この順に同時加工にて連続して加工することができる。
なお、対第1インロー面Y1の内径より対第2インロー面Y2の内径の方が小さい場合は、キャリヤ側から加工するようにするようにすれば、容易に同時加工することができる。対第1インロー面Y1と対第2インロー面Y2の内径が同一の場合には、いずれの側からも一気に同一の工具にて加工することが可能である。
本実施形態では、同時加工により、アダプタ16の対第1インロー面Y1の軸心O3および対第2インロー面Y2の軸心O4をほぼ完全に一致させることができため、該アダプタ16を介してモータ軸14Aの軸心O2と遊星歯車減速機12のキャリヤ43(入力軸18)の軸心O1とを正確に一致させることができる。これにより、当該ギヤモータ10の振動を大幅に低減でき、組み込まれる工作機械の位置決め精度をより高めることができ、騒音の減少、グリース漏れの抑制、耐久性の低下防止等を図ることができる。
また、アダプタ16は、その貫通孔16Aの中にカップリング60を収容することにより、該カップリング60が露出された状態で回転するのを防止でき、カップリング60の保護カバーの機能も併せ持つことになる。
さらに、アダプタ16は、その最外径daが、駆動スプロケット(動力伝達部材)58の最内径Dpよりも小さく設定されているため、アダプタ16を取り付けた状態のまま(この実施形態ではさらにアダプタ16と同一径のモータ14を取り付けた状態のまま)駆動スプロケット58を交換することができる。
また、この実施形態においては、キャリヤ43側の凸部50が筒状の凸部とされ、該凸部50の内周に遊星歯車減速機12の内外をシールするオイルシール51の一部が位置するように構成したため、該凸部50の軸方向幅の一部をオイルシール51の設置のスペースとして有効利用できている。したがって、必要ならば、例えば、オイルシール51を2個併設する構成に設計変更することも可能である。
なお、上記実施形態においては、アダプタ16の対第1インロー面Y1および対第2インロー面Y2の双方を貫通孔16Aの内周に形成していたが、本発明においては、キャリヤまたはモータのいずれか一方の(凸部の外周に形成された)第1インロー面に対する「対第1インロー面」が貫通孔の内周に形成されているならば、他方側の対第2インロー面については、必ずしも内周側に形成されている必要はない。すなわち、キャリヤまたはモータの他方側の第2インロー面が(凹部の)内周に形成されているときは、アダプタの外周側に対第2インロー面が形成されていてもよい。
このような構成であっても、対第1インロー面がアダプタの貫通孔の内周に形成されている限り、同一の(他方側の端部以外を掴む)チャッキングで、該一方の端部内周側の対第1インロー面と他方の端部外周側の対第2インロー面とを同時加工することができる。換言するならば、キャリヤおよびモータの少なくとも一方に「凸部」外周による第1インロー面が形成されている限り、本発明を適用することができる。
この点で、本発明に係るアダプタは、「径方向中央に、軸方向に貫通する貫通孔を有するとともに、前記キャリヤまたはモータ側のいずれか一方側に形成された第1インロー面に対する対第1インロー面を前記貫通孔の一端部内周に備え、かつ、該貫通孔の他端部の内周または当該アダプタの外周に、前記キャリヤまたはモータの他方側に形成された第2インロー面に対応する対第2インロー面を備えた形状」とされていればよいことになる。
本発明に係るギヤモータあるいはアダプタは、その用途は特に限定されず、工作機械以外の用途(例えば産業用ロボット等の用途)にも適用することができ、上記効果を得ることができる。
また、本発明は、モータ軸と遊星歯車減速機の入力軸とが摩擦係合式によるカップリング(径方向のずれを吸収しにくいカップリング)で連結されているときに、最も顕著な効果が得られるが、もとよりモータ軸と遊星歯車減速機構の入力軸は、必ずしも摩擦係合式のカップリングで連結されている必要はなく、キーやスプラインによる係合で連結されていてもよい。例えば、(径方向の心ずれを良好に吸収し得る)スプライン連結によってモータ軸と遊星歯車減速機の入力軸等が連結されている場合、アダプタの対第1インロー面および対第2インロー面の軸心の同一性と相まって、モータ軸と入力軸の軸心ずれに起因する不具合の発生をほぼ完全に防止することができるようになる。逆にモータ軸が入力軸を兼ねていてもよい。
また、上記実施形態においては、遊星歯車装置として、入力軸がキャリヤと軸心を一致させて配置され、偏心体軸を兼ねる揺動内接噛合型の遊星歯車減速機が例示されていたが、本発明は、遊星歯車装置の具体的な形式は特に限定されず、例えばキャリヤの軸心からオフセットされた位置に複数の偏心体軸を有するいわゆる振り分けタイプと称される揺動内接噛合型の遊星歯車装置や、単純遊星歯車装置等であっても、同様に適用でき、同様な作用効果が得られる。
また上記実施形態においては、動力伝達部材は駆動スプロケットであったが、本発明に係る動力伝達部材はこれに限定されず、例えばプーリであってもよい。
10…ギヤモータ
12…遊星歯車減速機
14…モータ
16…アダプタ
50…凸部
X1…第1インロー面
X2…第2インロー面
Y1…対第1インロー面
Y2…対第2インロー面

Claims (5)

  1. キャリヤとケーシングとが相対回転する遊星歯車装置と、モータとを、アダプタを介して連結したギヤモータにおいて、
    前記キャリヤまたはモータの一方は、前記アダプタ側に軸方向に突出するとともに、該アダプタに対する第1インロー面を外周に有する凸部を備えるとともに、
    前記キャリヤまたはモータの他方は、該アダプタに対する第2インロー面を備え、
    前記アダプタは、径方向中央に軸方向に貫通する貫通孔を有するとともに、前記第1インロー面に対応した第3インロー面を前記貫通孔の一端側の内周に有し、かつ前記貫通孔の他端側の内周または当該アダプタの他端側の外周に、前記第2インロー面に対応した第4インロー面を備えた形状とされている
    ことを特徴とするギヤモータ。
  2. 請求項1において、
    前記ケーシングの外周に動力伝達部材が取り付けられるとともに、前記アダプタの最外径を、該動力伝達部材の最内径よりも小さく形成した
    ことを特徴とするギヤモータ。
  3. 請求項1または2において、
    前記第1インロー面を外周に有する凸部が、前記キャリヤ側に存在し、かつ、該凸部が筒状の凸部とされ、該筒状の凸部の内周に当該遊星歯車装置の内外をシールするオイルシールの少なくとも一部が位置している
    ことを特徴とするギヤモータ。
  4. 請求項1〜3のいずれかにおいて、
    前記アダプタの前記貫通孔の中に、前記モータのモータ軸と前記遊星歯車装置の入力軸とを連結するカップリングが収容され、前記アダプタが該カップリングの保護カバーを兼ねる
    ことを特徴とするギヤモータ。
  5. モータと遊星歯車装置のキャリヤとを連結するためのギヤモータ用のアダプタであって、
    径方向中央に、軸方向に貫通する貫通孔を有するとともに、
    前記キャリヤまたはモータ側のいずれか一方側に形成された第1インロー面に対する第3インロー面を前記貫通孔の一端部内周に備え、かつ、
    該貫通孔の他端部の内周または当該アダプタの外周に、前記キャリヤまたはモータの他方側に形成された第2インロー面に対応する第4インロー面を備えた形状とされた
    ことを特徴とするギヤモータ用のアダプタ。
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