JP5065692B2

JP5065692B2 - ギヤドモータ

Info

Publication number: JP5065692B2
Application number: JP2007011530A
Authority: JP
Inventors: 章山本; 光拡田村
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2027-01-22
Also published as: DE102008005322B4; JP2008175356A; KR20080069137A; US20080176701A1; DE102008005322A1; KR100960528B1

Description

本発明は、ギヤドモータに関する。

特許文献１において、図４に示されるような減速機が開示されている。

この減速機１０は、内歯歯車１３の内側で外歯歯車１５を偏心回転させることによって両歯車１３、１５を噛合させ、内歯歯車１３に発生する自転成分を取り出す構成とされた遊星歯車機構１７を備える。

また、この種の減速機１０を図示せぬモータと一体的に連結したギヤドモータも広く知られている。ギヤドモータは、さまざまな態様で使用され得るが、用途により、あるいは取付空間の制約により、その軸方向の寸法の短縮が強く要請される場合がある。

前記特許文献１において開示されている減速機１０は、外歯歯車１５と噛合する内歯歯車１３の軸方向両端を通り、該軸方向と垂直な一対の平面１２Ａ及び１２Ｂの間の変速機構領域１４内で、且つ内歯歯車１３の外周側において径方向に突出するベアリング装着部１６（１６Ａ、１６Ｂ）を第１のキャリヤ部材１８に設けると共に、該ベアリング装着部１６と内歯支持部材２０との間で、且つ、変速機構領域１４内において第１のキャリヤ部材１８と内歯支持部材２０との相対回転を許容するクロスローラ２２を装架した構成とし、軸方向の寸法の増大を抑制している。

なお、符号２４はオイルシール、２５は第２のキャリヤ部材である。

特開２００３−２１１９８号公報

しかしながら、上記構成によれば、２つのキャリヤ部材１８、２５のうち、第１のキャリヤ部材１８は、減速機１０の半径方向中央部から外周部に至る剛部材を構成しているが、第２のキャリヤ部材２５の外周にはオイルシール２４が存在するため、該第２のキャリヤ部材２５は、キャリヤボルト２７のみで支持されるいわゆる片持ち状態となっており、減速機全体の剛性を高めるのが難しいという問題があった。その結果、剛性を高めるため、個々の部材の軸方向寸法（部材の厚み）を増大せざるを得ず、重量増大、コスト増大を招いていた。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであって、減速機の軸方向の寸法の短縮を図りながら、減速機全体の剛性をより高めることができ、より円滑な回転を長期に亘って維持することのできるギヤ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、内歯歯車の内側で外歯歯車を偏心回転させることによって両歯車を噛合させると共に内歯歯車に発生する自転成分を取り出す構成とされた遊星歯車機構を備え、モータと連結して用いられるギヤドモータにおいて、前記外歯歯車の自転を拘束可能な内ピンが一体的に形成された内ピンプレートが、該外歯歯車の軸方向モータ側において当該減速機のケーシング本体に固定され、該内ピンプレートを介して当該減速機と前記モータとの連結が可能とされ、前記外歯歯車を偏心回転させるための偏心体軸が、前記内ピンプレートより前記モータの反減速機側カバーまで軸方向モータ側に延在され、前記内歯歯車と一体化された当該減速機の出力フランジが、前記外歯歯車の軸方向反モータ側に配置され、且つ前記偏心体軸が、前記外歯歯車の軸方向反モータ側において、該偏心体軸の外周に配置された軸受、該軸受の外周に配置された前記出力フランジ、該出力フランジと一体化された前記内歯歯車、及び該内歯歯車の外周に配置されたクロスローラを介した支持系統によって、前記減速機のケーシング本体に支持される構成とすると共に、該偏心体軸が、前記偏心体軸の外周に配置された軸受と、前記反減速機側カバーの内周に配置された軸受とによって２点で両持ち支持される構成としたことにより、上記課題を解決したものである。

本発明においては、外歯歯車の軸方向モータ側において、ケーシングに固定された内ピンプレートを介して高い剛性が確保される上に、内ピンが、この剛性の確保された内ピンプレートと一体的に形成されるため、（片持である分）軸方向長を短縮でき、かつ、（片持であっても）高い剛性を維持することができる。一方、外歯歯車の軸方向反モータ側においては、偏心体軸から最外周の減速機のケーシング本体に至るまでが、全て「剛体」である第１軸受、出力フランジ、内歯歯車、及びクロスローラを介して連結される。この相乗的な構成により、遊星歯車機構は、結局、軸方向両サイドにおいて剛性の高い部材が配置されることになり、減速機全体の剛性を非常に高く維持することができる。

これと同時に、本発明に係るギヤドモータは、前記剛性の確保された内ピンプレートを介してモータと連結されるため、モータとの「連結剛性」が高く、且つこの内ピンプレートがいわゆる減速機カバー、あるいはモータカバーの機能を兼用するため、これらが省略された分、ギヤドモータとして製品化したときの軸方向長さを、一層短縮することができる。

本発明により、減速機の軸方向の寸法の短縮を図りながら、減速機全体の剛性をより高めることができ、結果として軸方向長が短く、且つより円滑な回転を長期に亘って維持することができる。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態の一例を説明する前に、当該実施形態のベースとなった構成（比較構成）から説明する。

図１は、ギヤドモータ用の減速機３０に扁平モータ３２を連結することによって扁平ギヤドモータ３４を構成したものであり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。

減速機３０は、内歯歯車４０の内側で外歯歯車４２を偏心回転させることによって両歯車４０、４２を噛合させ、内歯歯車４０に発生する自転成分を取り出す構成とされた遊星歯車機構４４を備える。内歯歯車４０の内歯は外ピン４０Ａで構成されている。図２（Ａ）では略字表記されているが、図２（Ｂ）で部分拡大図示されているように、内歯歯車４０の本体４０Ｂ側には外ピン溝４０Ｃが形成されており、外ピン４０Ａはこの外ピン溝４０Ｃに１個置きに組み込まれている。外歯歯車４２の外歯４２Ａとの歯数は、外ピン溝４０Ｃの数（実質的な内歯の数に相当）に対して僅かだけ（図示の例では１だけ）少ない。外ピン４０Ａは全ての外ピン溝４０Ｃに組み込む方が好ましいが、この例ではコストと組み付け工数の低減を意図して半数のみ組み込むようにしている。

外歯歯車４２は、伝達容量を高く確保するために３枚用意されている。それぞれの外歯歯車４２は、偏心体軸４６に一体的に形成された偏心体４６Ａに装架されている。各偏心体４６Ａは、その偏心方向がそれぞれ円周方向に１２０°ずらされている。これにより、偏心体軸４６の回転に伴って外歯歯車４２はそれぞれ１２０°の位相差に保ちながら回転することになり、該外歯歯車４２の偏心回転が実現可能である。

この減速機３０においては、内ピンプレート４８が外歯歯車４２の軸方向Ｘの一方側（扁平モータ３２側）において減速機３０のケーシング本体５０にボルト５３を介して固定されている。ケーシング本体５０は、内歯歯車４０との間にオイルシール４９とクロスローラ７４を配置した外側ケース５０Ａと、クロスローラ７４のみを配置した中央ケース５０Ｂとからなる。内ピンプレート４８には内ピン５４が一体的に形成されている。内ピン５４は、外歯歯車４２の内ピン孔４２Ｂを軸方向Ｘに貫通し、外歯歯車４２の自転を拘束可能である。内ピン５４の外周には、該内ピン５４と外歯歯車４２の内ピン孔４２Ｂとの間の摺動抵抗を軽減するために、内ローラ５５が装着されている。

外歯歯車４２の軸方向反モータ側には、内歯歯車４０と一体化された出力フランジ６８が配置されている。出力フランジ６８の側面６８Ａには、前記内ピン５４の先端面５４Ａが対向しており、この内ピン５４が対向している部分に凹部６８Ｂが形成されている。又、この側面６８Ａのうち該凹部６８Ｂ以外の部分は、機械加工が施された機械加工部６８Ｃとされ、外歯歯車４２の軸方向の位置決めがなされている。

減速機３０と扁平モータ３２はこの内ピンプレート４８を介してボルト孔５２に挿通されるボルトによって連結可能である。扁平モータ３２は、コイルエンド５６、ステータ５８、磁石６０、及びロータ６２を備える。ステータ５８の外周縁はモータケーシング５１として内ピンプレート４８と当接しており、減速機３０のケーシング本体５０と共にボルト５３によって固定されている。符号５２は、扁平ギヤドモータ３４を固定するためのボルト（図示略）を挿通するための貫通孔である。

コイルエンド５６は軸方向にスペースを占有し易いため、前記内ピンプレート４８の扁平モータ３２が接続される側の側面４８Ａには、扁平モータ３２が接続されたときに該コイルエンド５６を収容可能な凹部４８Ｂが形成されている。この凹部４８Ｂは、コイルエンド５６の形状によっては、単に段部になっているだけでも軸方向短縮効果が得られる場合がある（例えば、後述の内ピンプレート４８ａの段部４８Ｄを参照）。

減速機３０の偏心体軸４６は、内ピンプレート４８よりも軸方向扁平モータ側に延在されており、スプライン６３を介して扁平モータ３２のロータ６２と直接連結されている。即ち、偏心体軸４６は、扁平モータ３２のモータ軸を兼用している。又、この偏心体軸４６は、該偏心体軸４６の外周に配置された第１軸受７０、該第１軸受７０の外周に配置された出力フランジ６８、該出力フランジ６８とボルト６９により一体化された内歯歯車４０、及び該内歯歯車４０の外周に配置されたクロスローラ７４によって構成される第１支持系統ＳＰ１によって減速機３０のケーシング本体５０に支持されている。

又、この偏心体軸４６は、当該第１支持系統ＳＰ１による支持に加え、偏心体軸４６の外周に配置された第２軸受７６、及び該第２軸受７６の外周に配置された内ピンプレート４８から構成される第２支持系統ＳＰ２によっても減速機３０のケーシング本体５０に支持される構成とされている。従って、結局外歯歯車４２の軸方向Ｘの両サイドにおいて減速機３０の半径方向中心側から最外周のケーシング本体５０に至るまで、剛性の高い部材が連続して配置されることになる。

なお、図の符号６４は扁平モータ３２の回転を制御するためのレゾルバ（あるいはエンコーダ）、６６はエンドカバー（反減速機側カバー）である。

次に、この減速機３０及び該減速機３０を備える扁平ギヤドモータ３４の作用を説明する。

扁平モータ３２の通電によってロータ６２が回転すると、スプライン６３を介して（モータ軸でもある）偏心体軸を４６が回転する。偏心体軸４６が回転すると該偏心体軸４６と一体的に形成されている３つの偏心体４６Ａが回転し、この偏心体４６Ａの回転により、３枚の外歯歯車４２が円周方向に１２０度の位相差を維持しながら偏心回転する。しかしながら、外歯歯車４２の内ピン孔４２Ｂには、内ピン５４が貫通されており、且つこの内ピン５４は、ケーシング本体５０に固定されている内ピンプレート４８と一体である。

そのため、外歯歯車４２は、該内ピン５４によってその自転が拘束されるため、（回転することなく）揺動のみを行い、この揺動によって内歯歯車４０と外歯歯車４２との噛合位置が順次ずれる現象が起こる。内歯歯車４０の歯数（外ピン溝４０Ｃの数に相当）と外歯歯車４２の歯数は「１」だけ異なっているため、内歯歯車４０と外歯歯車４２の噛合位置のずれが１周するごとに（偏心体軸４６が１回転するごとに）内歯歯車４０は外歯歯車４２との歯数差に相当する角度だけ自転することになる。この結果、結局、偏心体軸４６の１回転に対して、内歯歯車４０が１／（内歯歯車４０の歯数）の角度だけ回転するという大きな減速作用が実現される。

このときの内歯歯車４０の回転は、クロスローラ７４を介してケーシング本体５０によって支持される。内歯歯車４０の回転は、該内歯歯車４０とボルト６９を介して一体化されている出力フランジ６８に伝達され、該出力フランジ６８の回転として出力される。

ここで、各部材の支持系統について着目すると、この比較構成においては、外歯歯車４２の軸方向反扁平モータ側において、偏心体軸４６から最外周の減速機３０のケーシング本体５０に至るまでが、全て「剛体」である第１軸受７０、出力フランジ６８、内歯歯車４０、及びクロスローラ７４を介して連結され、第１支持系統が形成されている。

更に、この比較構成においては、外歯歯車４２の軸方向偏平モータ側において、偏心体軸４６から最外周に至るまでの間が、第２軸受７６及び内ピンプレート４８を介した第２支持系統ＳＰ２によって、剛部材連結されている。内ピンプレート４８は減速機３０のケーシング本体５０とモータケーシング５１とに挟まれてボルト５３によって強固に固定されているため、結局、外歯歯車４２の軸方向モータ側においても高い剛性が確保できている。加えて、外歯歯車４２の自転を拘束する内ピン５４はこの剛性の確保された第２支持系統ＳＰ２の内ピンプレート４８と一体的に形成されている。そのため、内ピン５４は「片持」であって軸方向長が短縮できているにも拘わらず、高い剛性を維持することができる。

この結果、遊星歯車機構４４は、結局、外歯歯車４２の軸方向両サイドにおいて剛性の高い第１、第２支持系統ＳＰ１、ＳＰ２がそれぞれ形成されることから、減速機３０全体の剛性を非常に高く維持することができる。

また、この比較構成に係るギヤドモータ用の減速機３０は、このように剛性の確保された内ピンプレート４８を介して扁平モータ３２と連結されるため、連結剛性が高く、且つこの内ピンプレート４８がいわゆる減速機カバー、あるいはモータカバーの機能を兼用するため、これらが省略された分、軸方向長が短い。

また、このギヤドモータ３４は、モータとして扁平モータ３２が採用され、元々軸方向長を短縮できるような構成とされている上に、内ピンプレート４８の扁平モータ３２が接続される側の側面４８Ａに、該扁平モータ３２のコイルエンド５６を収容するための凹部４８Ｂが形成されているため、軸方向の短縮を図っていながら、コイルエンド５６と内ピンプレート４８との干渉が防止されている。しかも、この内ピンプレート４８は、減速機ケーシング５０及びモータケーシング５１に強固に挟持されているため、凹部４８Ｂを形成しても剛性が大きく低下することはない。

また、出力フランジ６８の側面６８Ａのうち内ピン５４と対向している部分に凹部６８Ｂが形成されることによって、該内ピン５４と出力フランジ６８との軸方向における干渉が回避されている。更に、この側面６８Ａの凹部６８Ｂ以外の部分６８Ｃには機械加工が施され、この機械加工された部分６８Ｃが、外歯歯車４２の軸方向の位置決め機能を果たしているため、スラストワッシャ等の配置を省略でき、コスト低減と軸方向長の短縮が両立できている。また、側面６８Ａに凹部６８Ｂを形成した後に機械加工を施す場合には、機械加工面積が凹部６８Ａの面積分低減されるため、コスト低減と加工時間の短縮の効果がある。

こうした工夫が相乗された結果、この比較構成に係る扁平ギヤドモータ３４は、モータ軸が兼用された偏心体軸４６を、高い剛性を維持しながら僅か２個の第１軸受７０及び第２軸受７６のみによって支持することが可能となっており、扁平ギヤドモータ３４として製品化したときの軸方向長さＸ１を、最大限に短縮することを可能としながら、減速機３０全体の剛性をより高めることができ、結果として、より円滑な回転を長期に亘って維持することが可能となっている。

図３に、本発明の実施形態の例を示す。先の比較構成では、（モータ軸を兼用する）偏心体軸４６が外歯歯車４２の両サイドに配置された第１軸受７０及び第２軸受７６によって支持される構成とされていたが、この実施形態では、第２軸受７６を省略し、偏心体軸４６ａが、内ピンプレート４８ａより扁平モータ３２ａのエンドカバー（反減速機側カバー）６６ａまで延在されることにより、第１軸受７０と該エンドカバー６６ａの内周に配置された第３軸受８０とによって支持される構成としたものである。エンドカバー６６ａには該第３軸受８０を組み込むための脚部６６Ｆが形成されている。

この実施形態では、偏心体軸４６ａ、第３軸受８０、エンドカバー６６ａがモータケーシング５１を介して減速機ケーシング５０と連結されることで、第３支持系統ＳＰ３が形成される。即ち、先の第１支持系統ＳＰ１と合わせ、扁平ギヤドモータ３４ａの軸方向両サイドにおいて強固な第１、第３支持系統ＳＰ１、ＳＰ３が形成されることになる。この結果、偏心体軸４６ａは、該第１軸受７０と第３軸受８０とによる長いスパンで両持ち支持されることになり、安定した回転支持が実現できる。

その他の構成については、先の比較構成と共通であるため、途中で同一または実質的に同一の部分に同一の符号を付すにとどめ、重複説明を省略する。

なお、先の実施形態では軸方向長を極力短縮するため、モータとして扁平モータ３４が採用されていたが、本発明は、モータの種類を特に限定するものではなく、いかなるモータを用いた場合でも、当該モータを極小の軸方向長で減速機と組み合わせることが可能なギヤドモータを得ることができる。

本発明は、あらゆる産業機械や物流機械等に利用可能であるが、特に、その軸方向長の短縮が求められる用途において有効に利用できる。

本発明の比較構成の一例であるギヤドモータの縦断面図図１の矢視ＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図本発明の実施形態の一例であるギヤドモータの縦断面図従来の減速機の一例を示す縦断面図

符号の説明

３０…減速機
３２…扁平モータ
４０…内歯歯車
４２…外歯歯車
４６…偏心体軸
４６Ａ…偏心体
４８…内ピンプレート
４８Ｂ…凹部
５０…ケーシング本体
５４…内ピン
５６…コイルエンド
５８…ステータ
６０…磁石
６２…ロータ
６３…スプライン
６６…エンドカバー
６８…出力フランジ
６８Ｂ…凹部
６８Ｃ…機械加工部
７０…第１軸受
７４…クロスローラ
７６…第２軸受
８０…第３軸受

Claims

内歯歯車の内側で外歯歯車を偏心回転させることによって両歯車を噛合させると共に内歯歯車に発生する自転成分を取り出す構成とされた遊星歯車機構を備え、モータと連結して用いられるギヤドモータにおいて、
前記外歯歯車の自転を拘束可能な内ピンが一体的に形成された内ピンプレートが、該外歯歯車の軸方向モータ側において当該減速機のケーシング本体に固定され、
該内ピンプレートを介して当該減速機と前記モータとの連結が可能とされ、
前記外歯歯車を偏心回転させるための偏心体軸が、前記内ピンプレートより前記モータの反減速機側カバーまで軸方向モータ側に延在され、
前記内歯歯車と一体化された当該減速機の出力フランジが、前記外歯歯車の軸方向反モータ側に配置され、且つ
前記偏心体軸が、前記外歯歯車の軸方向反モータ側において、該偏心体軸の外周に配置された軸受、該軸受の外周に配置された前記出力フランジ、該出力フランジと一体化された前記内歯歯車、及び該内歯歯車の外周に配置されたクロスローラを介した支持系統によって、前記減速機のケーシング本体に支持される構成とすると共に、
該偏心体軸が、前記偏心体軸の外周に配置された軸受と、前記反減速機側カバーの内周に配置された軸受とによって２点で両持ち支持される構成とされた
ことを特徴とするギヤドモータ。
請求項１において、
前記内ピンの先端面が、前記外歯歯車を軸方向に貫通して前記出力フランジの側面と対向すると共に、
この出力フランジの側面のうち該内ピンと対向する部分に凹部が形成されている
ことを特徴とするギヤドモータ。
請求項２において、
前記凹部以外の部分に機械加工が施されており、かつ
該機械加工の施された部分により、前記外歯歯車の軸方向の位置決めがなされる
ことを特徴とするギヤドモータ。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記内ピンの反内ピンプレート側の端部が支持されておらず、該内ピンが片持ち状態で前記内ピンプレートに支持されている
ことを特徴とするギヤドモータ。