JP3967527B2 - 変速機の出力部構造及び搬送システムの駆動機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば揺動内接噛合遊星歯車構造を変速構造として採用している変速機の出力部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は揺動内接噛合遊星歯車減速機（変速機）を減速部に組み込んだ搬送システム用の駆動機構Ｍ１の断面図、図５は同駆動機構Ｍ１を組み込んだ搬送システムの要部構成図である。
【０００３】
図４に示す駆動機構Ｍ１において、１は揺動内接噛合遊星歯車構造を減速構造として採用した減速機、２はモータで、これらは予め一体化されることでギヤドモータとして構成されている。
【０００４】
減速機１は、入力軸３と出力軸４とを同一直線上の一端側と他端側に配したものであり、減速機１のケーシング５内には、入力軸３の回転によって回転する偏心体６と、該偏心体６にベアリング７を介して取り付けられ偏心回転が可能とされた外歯歯車８と、該外歯歯車８に外ピンで構成される内歯１０を介して内接噛合する内歯歯車１１と、前記外歯歯車８に該外歯歯車８の自転成分のみを取り出す内ピン１２を介して連結されたキャリア１３とが設けられている。
【０００５】
キャリア１３は出力軸４と一体に構成されており、キャリア１３の回転が出力軸４により外部に取り出されるようになっている。
【０００６】
又、減速機１の入力軸３は、モータ出力軸２０とカップリング２１で連結されている。減速機１のケーシング５は、前側ケーシング５Ａと中央ケーシング５Ｂと後側ケーシング５Ｃとを軸線方向に合体したもので、中央ケーシング５Ｂの内周部に内歯歯車１１が一体に形成されている。
【０００７】
入力軸３は、後側ケーシング５Ｃの内周に嵌合した軸受１５と、キャリア１３の後端面の凹部に嵌合した軸受１６とにより両持ち支持されている。
【０００８】
又、キャリア１３と一体に構成された出力軸４は、前側ケーシング５Ａの内周に嵌合した２つの軸受１７、１８により支持されており、出力軸４の先端が前側ケーシング５Ａの先端より外に突出している。この場合の前端側の軸受１８は、前側ケーシング５Ａに突設した円筒体５ａの内周に嵌合されており、前後の軸受１７、１８間に間隔を確保することにより、出力軸４の振れ回りを抑えるようにしている。
【０００９】
そして、外に突出した出力軸４の先端部に、タイヤ付きの搬送ローラ３０が装着されることで、搬送システムの駆動機構Ｍ１が構成されている。この駆動機構Ｍ１は、図５に示すように、軸線を水平に向けた姿勢で搬送フレーム３１に取り付けられており、搬送ローラ３０の周面の一部を搬送フレーム３１の開口３２から露出させることにより、搬送ローラ３０上に搬送物品３３を載せて搬送できるようになっている。なお、３４は搬送物品を側方からガイドするガイドローラである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の駆動機構Ｍ１における減速機１では、出力軸４を外部に片持状態で突出しており、その突出端に搬送ローラ３０を取り付けている。従って、円筒体５ａの先端に配した軸受１８で出力軸４を支持しているものの、搬送ローラ３０が振れ回りやすかった。特に、この減速機１の場合、減速構造として揺動内接噛合遊星歯車構造を採用しているので、ラジアル荷重が内部荷重として生じる関係で、振れ回りを一層生じやすいという問題があった。
【００１１】
そのため、振れ回りを極力抑えるために軸受１８をキャリア１３を支持するための軸受１７から距離をおいて配置する必要があり、減速機１の軸線方向寸法が大きくなりやすく、コンパクト化が難しいという問題もあった。
【００１２】
本発明は、上記事情を考慮し、出力部材の振れ回りを極力抑えながら、コンパクト化を実現することのできる変速機の出力部構造を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、変速機のケーシングに軸受嵌合用の円筒体を該変速機の出力部材と同軸に突設し、該円筒体の内周に第１の軸受を配して、該第１の軸受の内周側で前記変速機の出力部材を回転自在に支持すると共に、前記円筒体の外周に第２の軸受を配し、該第２の軸受の外周側で前記出力部材と一体化した外周リングを回転自在に支持し、且つ、前記円筒体の内周と外周に配した第１の軸受と第２の軸受とを、出力部材の軸線方向と直交する略同一の平面内に配置したことにより、上記課題を解決したものである。
【００１４】
この発明の出力部構造では、出力部材を、ケーシングに突設した円筒体の内周と外周に配した２つの軸受で支持している。つまり、軸線方向に間隔をおいて２つの軸受を配するのではなく、径方向に同心的に２つの軸受を配することで、出力部材を回転自在に支持している。
【００１５】
２つの軸受の間に位置する円筒体はケーシングから突設されたものであるため、内周側に位置する第１の軸受側からの内部荷重及び外周側に位置する第２の軸受側からの外部荷重を、構造上完全に遮断し、両者の共振を防止すると共に、夫々の軸受を安定して支持する。
【００１６】
従って、変速機の軸線方向のコンパクト化を実現しながら、且つ、出力部材及び外部部材の双方の振れ回りを抑えることができる。
【００１７】
また、本発明では、前記円筒体の内周と外周に配した第１の軸受と第２の軸受とを、出力部材の軸線方向と直交する略同一の平面内に配置するようにしている。
【００１８】
このように、この発明の出力部構造では、出力部材の軸線方向と直交する略同一の平面内に前記円筒体の内周側の軸受と外周側の軸受とを配置しているので、より確実に出力部材の振れ回りを抑えることができると共に、変速機の軸線方向のコンパクト化を最大限図ることができる。又、径方向に二重に軸受が並ぶから、大きなラジアル荷重を支えることができる。
【００１９】
なお、前記変速機の入力部材の軸線と前記出力部材の軸線とを同一直線上に位置させるようにすると、軸線方向のコンパクト化ばかりでなく、径方向のコンパクト化も図ることができる。
【００２０】
又、後述するように、前記変速機の変速構造として揺動内接噛合遊星歯車構造を用いる用にした場合には、コンパクトな形態を保ちながら、減速比を大きくとることができるようになる。
【００２１】
一般的に揺動内接噛合遊星歯車構造を変速構造として採用した変速機の場合、ラジアル方向の内部荷重が非常に大きいために、出力部材が振れ回りやすい傾向にある。しかしながら、本発明の出力部構造では、ケーシングに突設した円筒体の内周と外周に設けた２つの軸受によって出力部材を支持しているので、変速機の軸線方向のコンパクト化を図りながら、高い変速比（減速比あるいは増速比）を得ることができ、しかも出力部材の振れ回りを最小限に抑えることができる。
【００２２】
請求項２の発明は、請求項１において、前記出力部材に対するラジアル方向の負荷の作用中心が、前記第１の軸受と第２の軸受が配置された平面と略一致していることにより、上記課題を解決したものである。
【００２３】
この発明の出力部構造では、ラジアル荷重が最もかかる部分に２つの軸受が存在することになるので、これら２つの軸受によって大きなラジアル荷重を支えることができ、振れ回りの少ない安定回転を実現できる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、このような変速機の出力部構造を備え、前記ケーシングが搬送システムのフレームに固定されると共に、前記外周リングが該搬送システムの搬送ローラとされている搬送システムの駆動機構に係る。この駆動機構によれば、出力部材、これと一体化された外周リング、これらを支持する第１、第２の軸受、及び該第１、第２の軸受を直接的に支持しているケーシング等を、搬送システムのフレームに効果的に支持或いは固定することができるようになるため、駆動機構の組み付け剛性を極めて高く維持することができるようになる。又、外周リングがそのまま搬送ローラとして利用されるため、極めてコンパクトな搬送システムを得ることができる。
【００２５】
なお、この場合、ケーシングが軸方向において分割されており、該分割されたケーシングのうち、前記円筒体を含む最も出力側のケーシングが搬送システムのフレームに固定されるようにするとよい（請求項４）。一般に、このような装置において、最も振動が大きいのは、噛合振動が発生している内歯歯車、次に振動が大きいのは、回転振動が発生しているモータケーシングである。従ってこのように構成すると、より低振動部分（低速回転で且つモータ及び歯車の噛合部から遠い部分）において変速機を搬送システムのフレームに固定することになるため、モータの回転や歯車の噛合により発生する振動が搬送システムに伝搬するのを防止し、振動をより低減することができるようになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施形態の出力部構造を含んだ減速機（変速機）の側断面図、図２は図１のII−II矢視断面図、図３は図１のIII矢視図である。
【００２８】
この減速機５１は、変速構造として揺動内接噛合遊星歯車構造を採用し、入力軸５３と出力軸５４とを同一直線上の一端側と他端側に配したものである。減速機５１のケーシング５５内には、入力軸５３の回転によって回転する偏心体５６と、該偏心体５６にベアリング５７を介して取り付けられ偏心回転が可能とされた外歯歯車５８と、該外歯歯車５８に外ピンで構成される内歯６０を介して内接噛合する内歯歯車６１と、前記外歯歯車５８に該外歯歯車５８の自転成分のみを取り出す内ピン６２を介して連結されたキャリア６３とが設けられている。内ピン６２は、図２に示すように、外歯歯車５８に形成された各内ローラ孔５９に内ローラ６２ａを介して嵌入されている。
【００２９】
キャリア６３は出力軸５４と一体に構成されており、キャリア６３の回転が出力軸５４により外部に取り出されるようになっている。又、この減速機５１の場合は、ケーシング５５の内部に、入力軸５３として、モータ出力軸の先端部が直接挿入されている。
【００３０】
減速機５１のケーシング５５は、前側ケーシング５５Ａと中央ケーシング５５Ｂと後側ケーシング５５Ｃとを、軸線方向に合わせて、貫通ボルト７１で一体に結合したものである。
【００３１】
中央ケーシング５５Ｂの内周部には、内歯歯車６１が一体に形成されている。又、後側ケーシング５５Ｃは、モータ５２の前端フランジを兼用しており、貫通ボルト７１で前側ケーシング５５Ａと中央ケーシング５５Ｂと後側ケーシング５５Ｃとを結合することにより、減速機５１とモータ５２とが合体したギヤドモータが構成されている。
【００３２】
モータ出力軸よりなる入力軸５３の先端部は、キャリア６３の後端面の凹部６３ａに嵌合した軸受６６により支持されており、この入力軸５３の偏心体５６を嵌合した部分は、先端側の前記軸受６６とモータ５２内の前部に配された図示略の軸受とにより両持ち支持されている。なお、偏心体５６は、入力軸５３上の定位置に第１スペーサ７２、バランスウエイト７３、第２スペーサ７４によって位置決めされている。
【００３３】
又、キャリア６３と一体に形成された出力軸５４には、リング状の出力ブラケット（出力部材）８０が、一体回転するようにキー結合された状態で嵌合されている。この出力ブラケット８０は、中央のボス部８１と、ボス部８１の外周側に形成された外周リング８２と、ボス部８１と外周リング８２との間に形成された環状凹部８３とを有するもので、ボス部８１の内周を出力軸５４の外周に嵌合することで、該出力軸５４と一体化されている。そして、出力軸５４と嵌合した状態で、前側ケーシング５５Ａに突設した軸受嵌合用の円筒体５５ａが、出力ブラケット８０の環状凹部８３内に（出力軸５４と同軸に）挿入されると共に、外周リング８２が円筒体５５ａの外周部に達している。
【００３４】
円筒体５５ａの内周と外周にはそれぞれ同心状に軸受６７、６８が嵌合されており、これら軸受６７、６８にボス部８１と外周リング８２をそれぞれに嵌合することで、出力ブラケット８０が、減速機５１の前側ケーシング５５に回転自在に支持されている。キャリア６３は直接軸受で支持されていないが、出力ブラケット８０が第１、第２の軸受６７、６８で支持されていることにより、安定して回転できるようになっている。
【００３５】
内周側の第１の軸受６７と外周側の第２の軸受６８は、出力ブラケット８０の軸線方向と直交する略同一の平面内に配置されており、外周側の軸受６８は、段付き部以外に、出力ブラケット８０の外周リング８２の端面にストッパ８６を取り付け、前側ケーシング５５Ａの円筒体５５ａの外周にスナップリング８７を取り付けることで、軸線方向に移動しないよう固定されている。又、それにより、出力ブラケット８０自体も軸線方向に移動しないように固定され、同時に、円筒体５５ａに圧入された第１の軸受６７が抜けるのを、出力ブラケット８０の中央のボス部８１の外周に形成した段部８１ａによって阻止している。
【００３６】
又、出力ブラケット８０の環状凹部８３を形成した側と反対側の端面には、環状凸部８４が形成され、それよりも外周側の端面にはボルト取付孔８５が設けられている。
【００３７】
そして、環状凸部８４の外周に搬送ローラ９０を嵌合し、ボルト取付孔８５にボルトをねじ込むことで、搬送ローラ９０を出力ブラケット８０に固定することができ、そのようにすることで、図５に示した搬送システム用の駆動機構を構成できるようになっている。又、前側ケーシング５５Ａの外周には角形の取付用フランジ５５ｂが設けられており、このフランジ５５ｂ及びボルト９８を利用して搬送システムのフレーム９５に駆動機構を取り付けられるようになっている。
【００３８】
又、このように搬送ローラ９０を装着して駆動機構を構成した場合に、搬送ローラ９０に加わるラジアル荷重の作用中心（搬送ローラ９０の幅方向の中心が相当する）が、出力ブラケット８０を支持する２つの軸受６７、６８が配置された平面の上に来るように、搬送ローラ９０の幅寸法や出力ブラケット８０の寸法、あるいは、軸受６７、６８の位置等が決められている。
【００３９】
この減速機５１は次のように動作する。
【００４０】
入力軸５３が１回転すると偏心体５６が１回転する。この偏心体５６の１回転により、外歯歯車５８は入力軸５３の周りで揺動回転を行おうとするが、内歯歯車６１によってその自転が拘束されるため、外歯歯車５８は、この内歯歯車６１に内接しながらほとんど揺動のみを行うことになる。今、例えば外歯歯車５８の歯数をＮ、内歯歯車６１の歯数をＮ＋１とした場合、その歯数差Ｎは１である。そのため、入力軸５３の１回転毎に外歯歯車５８は、ケーシング５５に固定された内歯歯車６１に対して１歯分だけずれる（自転する）ことになる。これは入力軸５３の１回転が外歯歯車５８の−１／Ｎの回転に減速されたことを意味する。この外歯歯車５８の回転は内ローラ孔５９と内ピン６２及び内ローラ６２ａの隙間によってその揺動成分が吸収され、自転成分のみが該内ピン６２を介して出力軸５４へと伝達される。この結果、結局減速比−１／Ｎ（マイナスは逆回転を表す）の減速が達成される。
【００４１】
この減速機５１では、出力ブラケット８０を、前側ケーシング５５Ａに突設した円筒体５５ａの内周と外周に配した２つの軸受６７、６８で支持している。つまり、従来のように軸線方向に間隔をおいて２つの軸受を配するのではなく、径方向に同心的に２つの軸受６７、６８を配することで、出力ブラケット８０を回転自在に支持している。しかも、内周側と外周側の軸受６７、６８とを、出力ブラケット８０の軸線方向と直交する略同一の平面内に配置している。従って、揺動内接噛合遊星歯車構造を変速構造として採用しているものの、減速機５１の軸線方向の寸法をコンパクト化することができると共に、出力ブラケット８０や出力軸５４の振れ回りを最小限に抑えることができる。又、径方向に二重に軸受６７、６８が並んでいるので、大きなラジアル荷重を支えることもできる。
【００４２】
特に、２つの軸受６７、６８の間に位置する円筒体５５ａは、ケーシング５５Ａから突設されたものであるため、内周側に位置する第１の軸受６７側からの（減速機５１の揺動回転によって発生された）内部荷重及び外周側に位置する第２の軸受６８側からの（搬送ローラ９０側で発生した）外部荷重が、構造上完全に遮断される。従って、共振を防止することができると共に、夫々の軸受を安定して支持することができる。
【００４３】
その結果、これらの軸受６７、６８によって支持される出力軸５４や搬送ローラ９０も安定して回転することができる。
【００４４】
又、この減速機５１では、入力軸５３と出力軸５４とが同一直線上に位置するから、軸線方向ばかりでなく、径方向にもコンパクトになる。又、揺動内接噛合遊星歯車構造を採用しているから、コンパクトな形態を保ちながら、減速比を大きくとることができる。
【００４５】
又、上記実施形態では、ケーシング５５が前側ケーシング５５Ａ、中央ケーシング５５Ｂ及び後側ケーシング５５Ｃの３つに分割され、このうち、円筒体５５ａを含む最も出力側の前側ケーシング５５Ａが搬送システムのフレーム９５に固定されるようになっている。そのため、より低振動部分（モータ５２及び歯車の噛合部から遠い部分）において減速機５１を該フレーム９５に固定していることになり、モータ５２の回転や歯車の噛合により発生する振動が搬送システムに伝搬するのが防止され、振動をより低減することができる。
【００４６】
なお、上記実施形態では、出力ブラケット８０と出力軸５４を別体に構成して後から合体させているが、最初から一体的に形成してもよい。
【００４７】
又、用途が決まっている場合には、搬送ローラ９０を出力ブラケット８０の外周リング８２に一体的に直接形成しておくこともできるし、搬送ローラ９０の他に、プーリや他のフランジ等の部材を用いてもよい。このように外周リング８２を直接搬送システムのローラとして用いた場合には、該システムの一層のコンパクト化が図れると共に、第１、第２の軸受から搬送ローラ面までの距離が短くなる分、ローラの振動あるいは振れ廻りをより低減できるようになる。即ち、出力部材、これと一体化された搬送ローラ兼用の外周リング、これらを支持する第１、第２の軸受、及び該第１、第２の軸受を直接的に支持しているケーシング等を、搬送システムのフレームに効果的に支持或いは固定することができるようになるため、駆動機構の組み付け剛性を極めて高く維持することができるようになるものである。
【００４８】
又、上記の減速機５１の場合、入力軸５３と出力軸５４の役割を逆転させれば、増速機として使用することもできる。
【００４９】
又、上記実施形態では、本発明を揺動内接噛合遊星歯車構造を変速構造として採用した減速機に適用した場合を示したが、本発明は、他の形式の増減速機にも広く適用でき、同様の効果を奏することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、変速機の軸線方向のコンパクト化を実現しながら、出力部材の振れ回りを最小限に抑えることができ、振れ回りの少ない安定回転を実現することができる。従って、ラジアル方向の内部荷重が非常に大きくなりやすい揺動内接噛合遊星歯車構造を変速構造として採用した変速機の場合に特に有効性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の出力部構造を含む減速機の側断面図
【図２】図１のII-II矢視断面図
【図３】図１のIII矢視図
【図４】従来の揺動内接噛合遊星歯車減速機（変速機）を減速部に組み込んだ搬送システム用の駆動機構の断面図
【図５】同駆動機構を組み込んだ搬送システムの要部構成図
【符号の説明】
５１…減速機（変速機）
５２…モータ
５３…入力軸（入力部材）
５４…出力軸
５５…ケーシング
５５ａ…円筒体
６７…軸受（第１の軸受）
６８…軸受（第２の軸受）
８０…出力ブラケット（出力部材）
８１…ボス部
８２…外周リング

Claims (4)

1. 変速機のケーシングに軸受嵌合用の円筒体を該変速機の出力部材と同軸に突設し、
   該円筒体の内周に第１の軸受を配して、該第１の軸受の内周側で前記変速機の出力部材を回転自在に支持すると共に、
   前記円筒体の外周に第２の軸受を配し、該第２の軸受の外周側で前記出力部材と一体化した外周リングを回転自在に支持し、且つ、
   前記円筒体の内周と外周に配した第１の軸受と第２の軸受とを、出力部材の軸線方向と直交する略同一の平面内に配置した
   ことを特徴とする変速機の出力部構造。
2. 請求項１において、
   前記出力部材に対するラジアル方向の負荷の作用中心を、前記第１の軸受と第２の軸受が配置された平面と略一致させたことを特徴とする変速機の出力部構造。
3. 請求項１又は２に記載された変速機の出力部構造を備え、
   前記ケーシングが搬送システムのフレームに固定されると共に、
   前記外周リングが該搬送システムの搬送ローラとされている
   ことを特徴とする搬送システムの駆動機構。
4. 請求項３において、
   前記ケーシングが軸方向において分割されており、該分割されたケーシングのうち、前記円筒体を含む最も出力側のケーシングが前記搬送システムのフレームに固定されている
   ことを特徴とする搬送システムの駆動機構。

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