JP4494229B2 - 直交型ヘリカルウォーム減速機、及び該減速機のシリーズ - Google Patents

Description

本発明は、モータに連結される入力軸からの回転数をこれより低い回転数に減速して出力軸に伝達する減速機に関し、特に、複数の減速比を持つヘリカル多段減速機とウォーム減速機を有する直交型ヘリカルウォーム減速機、及び該減速機のシリーズに関する。

現代の生活は、モータなしでは成立たないほどモータは様々な分野に普及しており、モータの回転力をいろいろな形の動きとして伝えるために、減速機も広く利用されている。その中で、ウォーム歯車機構はコンパクトで大きな減速比が得られ、静粛性がある等の理由から、様々な分野で利用されている。

しかし、ウォーム歯車を有する減速機にはウォームギヤに対するウォームの軸方向の寸法管理、或いは、組付け管理を厳格に行わなければならないという構造上の要請があった。そのため、比較的容易と思われる減速比の変更作業においても、構造上の問題により、メーカー側の熟練工が需要者の工場に出向き修理す
る、又はメーカー側に減速機を回収、改造し改めて据付直しをしなければならない等の問題があった。

このような問題を踏まえ、１つのケーシング内に具えた２段階の減速機を第１ケーシング、第２ケーシングに分離・連結可能とした装置の開発が要請された。そのため、熟練を要するウォーム歯車機構の組付けとこれらを特に必要としない平行軸歯車機構の組付けとを分離し、作業を容易にすることが図られた。

図５は特開２００２−３２３０９４に開示されている、このようなウォームギヤドモータの断面図である。このウォームギヤドモータは、モータＭ２と２段形のウォーム減速機Ｇ２とを一体にしたものである。

ウォーム減速機Ｇ２は、平行軸（ヘリカル）歯車機構の１段目減速部４００
と、ウォーム歯車機構の２段目減速部４２０とで構成されている。

ケーシング６００は、第１ケーシング６２０と第２ケーシング６４０とに分離可能になっている。第１ケーシング６２０には、１段目減速部４００、第２ケーシング６４０には、２段目減速部４２０がそれぞれ収容されている。第１、第２のケーシングを連結することで、ヘリカル、ウォームギヤボックスが形成される。

モータＭ２のモータ軸２８０の回転は、そのまま２段形ウォーム減速機Ｇ２の１段目減速部４００の入力軸３４０の回転となり、ヘリカルピニオン４４０とヘリカルギヤ４６０との噛合により第１段の減速が行われる。

ヘリカルギヤ４６０の回転は２段目減速部４２０のウォーム軸４８０に伝達され、ウォーム５００及びウォームギヤ５２０の噛合により回転方向が９０°転換されるとともに、第２段の減速が行われる。ウォームギヤ５２０の回転はそのまま出力軸５４０を介して相手機械の入力軸へと伝達される。

このウォーム軸４８０の取付け、調整には相応の設備が必要なことが多く、現場での取付け、調整は難しく、一般的には、メーカーサイドの工場内で行われる。

前記の従来技術を概略図で示したのが図６である。ウォーム減速機Ｇ２ではギヤボックスのケーシングが、１段目減速部を含む第１ケーシング６２０と２段目減速部を含む第２ケーシング６４０に分離・連結が可能になっている。これら２つのケーシングが連結されることにより、「ヘリカル、ウォーム」ギヤボックスが形成される。図６中の６０、Ｍ２はそれぞれ分離・連結部位、モータを示す。

ところで、前記特開２００２−３２３０９４より前の技術では、ケーシングが単体であったため、平行軸歯車機構側の組付けを含めて、熟練作業者が最初から最後まで組付け作業を行う必要があった。しかし、特開２００２−３２３０９４では、前記のように、ケーシング６００をケーシング６２０、６４０に分割可能にしたため、熟練作業者は、第２ケーシング６４０側のみを組付けるだけで済むようになった。

以上のようにケーシングの分割をした結果、第２ケーシング６４０を残したまま、モータＭ２及び第１ケーシング６２０を取外し、減速比変更のための歯車交換やメンテナンスを従来より簡便に行うことも出来るようになった。また、第１、第２ケーシングを残したまま、モータＭ２のみの取替えをすることも出来るようになった。

しかし、前記特開２００２−３２３０９４の従来の減速機においては、実際には、変速比の変更時にはメーカー側の熟練作業者が需要者の工場に出向き修理する、又はメーカー側に減速機を回収、改造し、改めて据付直しをしなければならない問題が依然としてあった。
何故なら、前述の第１、第２ケーシングに分離・連結が可能な２段形ウォーム減速機は、速比の組替え時にはギヤボックスの分解を行う必要があり、従来の一体ケーシングに比べて作業が比較的容易ではあるが、平行軸歯車機構におけるヘリカルギヤの組付けが不可欠であり、そのためには、或る一定の知識と経験を必要とするからである。また、この組替え作業をする時には、潤滑油が流出してしまうので、面倒な潤滑油の入替えを行う必要があるという問題が避けられなかった。

本発明は、請求項１のウォーム軸が突出したウォームギヤユニットと、出力軸が突出したモータ付き多段ヘリカルギヤユニットが、前記軸同士の一方を他方に挿入することにより連結されるとともに、互いのケースが対向するフランジにおいてインロー結合される直交型モータ付きヘリカルウォーム減速機であって、
前記対向するフランジは、軸方向に締結ボルトで固定され、
前記軸同士の連結は、キーとキー溝による連結であり、
前記両ギヤユニットが、前記対向するフランジにおいて、それぞれ、オイルシールによって密閉されていることを特徴とする直交型モータ付きヘリカルウォーム減速機により前記の課題を解決した。
なお、請求項２は、複数の減速比を持つウォームギヤユニットのグループと、複数の減速比を持つモ−タ付き多段ヘリカルギヤユニットのグループが組合せ可能となっている、直交型モータ付きヘリカルウォーム減速機のシリーズを対象とする。

本発明では、２つのギヤユニットを直接インロー結合させるため、従来の装置に比べコンパクト化が達成される。ウォームギヤユニットは、突出するウォーム軸とフランジ（インロー加工品）を有し、対応する（モータ付き）ヘリカルギヤユニットの出力軸をウォーム軸に直接挿入し、且つ互いのフランジ連結・固定することにより、直交型で、コンパクト、高減速比タイプのギヤユニットモータの製作が可能となった。

また、予め各々のギヤユニットを組立てておくことにより、具体的な仕様要求に対して組合せ（減速比等）を決定した後、速やかに製品の最終組立に対応することが可能となり、優れた組立て性を発揮することができる。同時に、幅広い減速比を持つウォームギヤユニットのグループと、同様に幅広い減速比を持つモータ付き多段ヘリカルギヤユニットのグループを組合わせることで、幅広い減速比を持つ減速機シリーズを提供することが可能である。
ギヤユニット同士を連結させる作業はフランジとフランジのインロー結合により行われるので、従来品と比べ、組立て工数が著しく削減される。しかも、この組立作業には特別な組立スキルを必要としないため、熟練作業者を配置することなく、一般作業者による実施が可能となる。また、減速比の変更等の仕様変更にも容易に対応が可能である。その結果、客先への製品の納入が短期の場合にも対応でき、人的効率が上がり、コスト低減が可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の具体的実施形態で、左側の低速側ウォームギヤユニット１０と、右側の高速側ヘリカルギヤユニット（モータを含む。）２０で構成されている。
ウォームギヤユニット１０と、ヘリカルギヤユニット２０は、分離連結部６０において、ウォームギヤユニット１０側のフランジＡととヘリカルギヤユニット２０側のフランジＢで、互いに連結され、軸方向に締結ボルト６２で固定される。

ヘリカルギヤユニット２０は、ケース４０内に収納されたモータＭと減速部５０とフランジＢ、オイルシール２９を具える。減速部５０はモータ出力軸２３、その出力軸先端のピニオン２４、中間段ギヤ２５、中間段ギヤピニオン２６、出力段ギヤ２８より構成される。ヘリカルユニット出力軸２７は外部へ突出する形となっている。
ヘリカルギヤユニット２０は、ヘリカルギヤユニット側オイルシール２９により密閉された構造となっている。

一方、低速側ウォームギヤユニット１０においては、ケース４１内にウォームギヤ１２を含むウォーム軸１１、出力軸３０が収容されており、減速部５１を内蔵している。ケース４１には、フランジＡが設けられている。ウォーム軸１１には、ヘリカルギヤユニット２０の出力軸２７が挿入されて連結される構造になっている。具体的には、ヘリカルギヤユニット２０の出力軸２７に装着されているキー２７’を介して、ウォーム軸１１のメス穴加工部のキー溝（図示せず。）にトルク伝達が行われる。また、ウォームギヤユニット１０は、ウォームギヤユニット側オイルシール１３により密閉された構造になっている。

図２は、図１の実施形態の要部詳細断面図である。
モータＭの出力軸２３が回転すると、その先端のピニオン２４から中間段ギヤ２５に回転が減速されて伝わり、中間軸の中間段ピニオン２６からヘリカルギヤユニット出力軸２７の出力段ギヤ２８に回転が減速されて伝わる。ヘリカルギヤユニット出力軸２７に伝わった回転は、ウォームギヤユニット１０側のウォーム軸１１に伝えられる。ウォーム軸１１上のウォームギヤ１２により、回転はさらに減速され、出力軸３０へ伝えられ、出力軸３０が所定のトルクで回転する。

この実施形態は、独立した高速側多段形ヘリカルギヤユニット２０と低速側ウォームギヤユニット１０を、互いの突出する軸同士は挿入により、また、フランジＡ，Ｂの間のインロー結合と締結ボルト６２によって連結・固定したものである。従って、装置の外部連結部のみの分離・連結をすればよいため、ギヤの噛合わせ等に必要な特別な組立てスキルを必要としない。

図３は、本発明の構成を概略図で示したものである。各々独立したヘリカルギヤユニット２０とウォームギヤユニット１０を分離・連結部位６０で外部連結する本発明の特徴を示している。

なお、ヘリカルギヤユニット２０の減速部５０のケース２２とモータＭのケース４２も、必要に応じて分離可能になっている。その結果、図４に示すようにウォームギヤユニット１種類に対し、予めヘリカルギヤユニット３種類（Ａ、Ｂ、Ｃ）を用意しておくと、用途に応じてヘリカルギヤユニット側を選択することで、客先用途に応じた多目的化対応が可能となる。
例えば、既に実施形態について説明した（専用）モータ付き以外にも、「モータ無タイプ」、「市販モータ取付仕様」へ容易に対応が可能である。
図４は、上から順に、本発明の実施形態、「モータ無タイプ」、「市販モータ取付仕様」をそれぞれ示している。
中段の「モータ無タイプ」は、本発明の実施形態における（専用）モータＭを廃して、図１，２の出力軸２３の反対側に入力軸３１を設けたヘリカルギヤユニット２０’であり、モータを別に配してカップリング等により入力軸３１と連結して使用する場合に適している。
下段は、市販モータＭ’取付け仕様のヘリカルギヤユニット２０’’であり、一般市販のモータだけでなく、耐圧防爆モータ等の特殊なモータを使用する場合に適している。市販モータＭ’への対応は、アダプタＡＴを取付けることによって行なう。具体的には、ヘリカルギヤユニット２０”と市販モータは、アダプタＡＴ及び市販モータのフランジ部位で連結、締付ボルトで固定される。モータの回転は、モータ出力軸に装着されているキー（図示せず。）を介して、ヘリカルギヤユニット２０”の図示しない、入力軸（アダプタ入力軸ピニオン）のメス穴加工部のキー溝に伝達される。

本発明の各ギヤユニットであるヘリカルギヤユニット２０とウォームギヤユニット１０の構造の特徴は、前記インロー結合方式のほか、各ギヤユニットがオイルシールにより密閉されてそれぞれ独立した構造になっていることにある。従って、減速比の組替え作業においては、これらのギヤユニットを外部連結部６０のみで、軸同士、及びインロー結合部の分離、再組立を行うだけでよい。従って、従来のギヤボックスの分解、改造作業に付随する「油の抜取り、注入作業」を行う必要がない。このことは、図３と図６の対比からも明らかであり、本発明の大きな特徴である。

また、本発明におけるそれぞれのギヤユニットについては、共通のケース、ハウジング類を使用することができるため、予め各々のギヤユニットを組立てておけば、ウォームギヤユニット１０とヘリカルギヤユニット２０の減速比組合せを変更するだけで、用途別の仕様対応を同一形状のギヤユニットで対応し、シリーズ化することが出来る。また、製品の最終組立といった対応も、速やかに行うことが出来る利点がある。

さらに、低騒音設計のギヤモータを、静粛性を特徴とするウォームギヤと組合せたことにより、低騒音運転が可能になる特徴がある。

本発明の実施形態の一部を断面にした正面図。 本発明の実施形態の要部の詳細断面図。 本発明の実施形態の概略図。 本発明の展開利用例を示す説明図。 従来の２段形ウォーム減速機の要部を断面にした正面図。 従来の２段形ウォーム減速機の概略図。

符号の説明

１０：（低速側）ウォームギヤユニット
１１：ウォーム軸
１２：ウォームギヤ
２０：（高速側）多段ヘリカルギヤユニット
４１：ウォームギヤユニットのケース
２７：多段ヘリカルギヤユニットの出力軸
４０：多段ヘリカルギヤユニットのケース
Ａ，Ｂ：インロー結合のためのフランジ
Ｍ：（専用）モータ

Claims (2)

1. ウォーム軸が突出したウォームギヤユニットと、出力軸が突出したモータ付き多段ヘリカルギヤユニットが、前記軸同士の一方を他方に挿入することにより連結されるとともに、互いのケースが対向するフランジにおいてインロー結合される直交型モータ付きヘリカルウォーム減速機であって、
   前記対向するフランジは、軸方向に締結ボルトで固定され、
   前記軸同士の連結は、キーとキー溝による連結であり、
   前記両ギヤユニットが、前記対向するフランジにおいて、それぞれ、オイルシールによって密閉されていることを特徴とする、
   直交型モータ付きヘリカルウォーム減速機。
2. 複数の減速比を持つ請求項１のウォームギヤユニットのグループと、複数の減速比を持つ請求項１のモータ付き多段ヘリカルギヤユニットのグループが組合せ可能になっている、直交型モータ付きヘリカルウォーム減速機シリーズ。

Images