JP2009275853A - 減速機の出力部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減すると共に、製造時の寸法の管理を緩和し、低コストで且つ正確な寸法精度で減速機と相手機械とを連結できるようにする。
【解決手段】大軸受５２を構成する内輪部材５４と、転動部材５６と、外輪部材５８と、を備え、内輪部材５４が、減速機２２の出力部材として相手機械２４の被駆動軸と連結され、外輪部材５８の外周５８Ｂが、減速機２２の（第２）本体ケーシング４６の内周４６Ａの一部及び相手機械２４の連結ケーシング５０の内周５０Ａの一部と嵌合して取付の際の基準を提供する印籠部Ｅ２、Ｅ３として機能する。大軸受５２は、内輪部材５４、転動部材５６、及び外輪部材５８により、前記内輪部材５４及び該内輪部材５４と連結される被駆動軸の両方向のアキシャル荷重を受け持つ。
【選択図】図１

Description

本発明は、減速機を相手機械（被駆動機械）に連結するための、減速機の出力部構造に関する。

減速機は、モータ等の駆動源の回転を減速し、相手機械の被駆動軸に伝達する。そのため、減速機の出力側においては、減速機の本体ケーシング（固定系）を相手機械の連結ケーシングに連結する必要がある。また、減速機の出力部材（回転系）を相手機械の被駆動軸と連結する必要がある。

図３に、特許文献１にて開示された減速機２を示す。

減速機２の本体ケーシング４の内周４Ａには一対の軸受６、８が配置され、この一対の軸受６、８を介して出力部材１０が本体ケーシング４に回転自在に支持されている。

この基本構成の下で、減速機２の本体ケーシング４の外周４Ｂに形成された印籠部（いんろう部）Ｅ１を用いて該減速機２の本体ケーシング（固定系）４が相手機械１２の連結ケーシング１４に連結される。なお、この明細書において「印籠部」とは、２つの部材が当接する際に各部材の取付位置の基準を提供する嵌合部のことを意味している。即ち、減速機２の本体ケーシング４の外周４Ｂに形成した印籠部Ｅ１が相手機械１２の連結ケーシング１４の内周１４Ａと嵌合することにより、減速機２の本体ケーシング４と相手機械１２の連結ケーシング１４の軸心合わせ及び軸方向の位置合わせが行なわれるようになっている。

また、本体ケーシング４に軸受６、８を介して支持された出力部材（回転系）１０は、この特許文献１に係る例では中実の出力軸として構成され、図示せぬキーを介して相手機械１２の被駆動軸（図示略）と連結される。

特開２００６−２２６３４７号公報

しかしながら、このような出力部構造にあっては、例えば、減速機の本体ケーシングの外周は印籠部として機能するため、正確な加工が必要である。また、本体ケーシングの内周も、軸受の受け面を構成するため、やはり精密な加工が必要である。出力部材を支持する軸受は、汎用品を用いるにしろ、内製するにしろ、遊び（がた）の寸法管理を含め、その内輪、外輪、転動体の全てについて相応の寸法管理が必要である。更に、出力部材の外周も、当然精密な加工が必要である。

換言するならば、減速機の本体ケーシングの外周及び内周、軸受の外輪の外周及び内周、転動体の径、軸受の内輪の外周及び内周、そして出力部材の外周の全ての半径方向の寸法が適正に管理されないと、誤差の累積により減速機の本体ケーシングの軸心と相手機械の連結ケーシングの軸心、あるいは減速機の出力部材の軸心と相手機械の被駆動軸の軸心とを正確に一致させることができなくなる。そのため、上記各部の製造時の寸法管理には厳密なものが要求され、又部品点数も多く、製造コストが高くなり易かった。

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、部品点数を削減すると共に、製造時の寸法の管理を緩和し、低コストで且つ正確な寸法精度で減速機と相手機械とを連結できるようにすることをその課題としている。

本発明は、減速機を被駆動機械に取り付け可能に構成した減速機の出力部構造において、軸受の内輪を構成する内輪部材と、前記軸受の転動体を構成する転動部材と、前記軸受の外輪を構成する外輪部材と、を備え、前記内輪部材が、前記減速機の出力部材として前記相手機械の被駆動軸側と連結され、前記外輪部材が、減速機の本体ケーシングの内周及び前記相手機械の連結ケーシングの内周と嵌合して取付の際の基準を提供する印籠部として機能し、前記軸受が、前記内輪部材、転動部材、及び外輪部材により、前記内輪部材及び該内輪部材と連結される前記被駆動軸の両方向のアキシャル荷重を受け持つことにより、上記課題を解決した。

本発明によれば、出力側が全体として巨大な軸受を構成し、該軸受の内輪が出力部材として機能すると共に、外輪の外周が減速機の本体ケーシング及び相手機械の連結ケーシングの双方の印籠部として直接機能する。そのため、部品点数を低減できると共に、精密な寸法管理の要求される部位の数を低減でき、低コストで正確な寸法精度を維持することができる。

本発明によれば、製造時の寸法の管理及び部品の管理を緩和し、低コストで且つ正確な寸法精度で減速機と相手機械とを連結できる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例に係る減速機の出力部構造を示す断面図である。この例では、モータ２０と一体化された減速機２２が相手機械（被駆動機械）２４に連結される様子が示されている。

モータ２０は、モータケーシング２６のフランジ部２６Ａにおいてボルト（図示略：中心線のみ図示）を介して減速機２２の第１本体ケーシング２８と連結されている。モータ２０のモータ軸３２は、摩擦締結機構３４を備えた継軸３６と連結されている。継軸３６は、玉軸受４０を介して減速機２２の第１本体ケーシング２８に支持されている。継軸３６の中空部３６Ａには、減速機２２の入力軸に相当する太陽歯車３８が圧入されている。

減速機２２は、単純遊星歯車機構の減速部３０を備える。減速部３０は、前記太陽歯車３８と、該太陽歯車３８の周りで自転しながら公転する複数の遊星歯車４２と、該遊星歯車４２が内接噛合する内歯歯車４４を備えている。遊星歯車４２は、ニードル軸受４３を介して遊星ピン４５に支持されている。遊星ピン４５はキャリヤ４８に支持されている。このため、キャリヤ４８は、遊星歯車４２の公転と同期して自転する。この例では、キャリヤ４８はキャリヤプレート４８Ａとキャリヤピン４８Ｂとで構成され、ボルト６０を介して後述する内輪部材５４に締結・固定されている。即ち、この減速機２２では、キャリヤ４８及び内輪部材５４とで、出力部材が構成され、キャリヤ４８の回転が当該減速機２２の出力回転として内輪部材５４から取り出される。なお、内歯歯車４４は減速機２２の第２本体ケーシング４６と一体化されている。

減速機２２は、モータ２０を連結した状態で、第２本体ケーシング４６のボルト挿入孔４９にボルト（図示略）を挿入して相手機械２４の連結ケーシング５０に締結・固定される。

以下この減速機２２の出力部構造について詳細に説明する。

この出力部構造は、大軸受５２をその主要構成要素として備える。この大軸受５２は、該大軸受５２の内輪を構成する内輪部材５４と、該大軸受５２の転動体を構成する転動部材５６と、該大軸受５２の外輪を構成する外輪部材５８を備える。

大軸受５２の内輪部材５４は、ほぼ円柱状のブロックで、前述したようにボルト６０を介して減速部３０の前記キャリヤ４８と連結され、該キャリヤ４８と共に減速機２２の「出力部材」として機能する。この実施形態では、ボルト６４を介して図の左側から出力軸ブロック６２が該内輪部材５４に付設され、相手機械２４の図示せぬ被駆動軸側にキー（キー溝６２Ａのみ図示）を介して連結されることにより、動力を伝達する構成とされている。なお、出力軸ブロック６２を付設した動力伝達に代え、例えばボルト６４のボルト孔６６を利用して相手機械２４の被駆動軸を直接内輪部材５４と連結するような構成としてもよい。内輪部材５４には、転動部材５６が組み込まれる開度９０度のＶ溝５４Ａが形成されており、後述する外輪部材５８にも対応する開度９０度のＶ溝５８Ａが形成されている。

大軸受５２の転動部材５６は、直径と軸長が等しいローラ（図示略）で構成され、該ローラを交互に９０度向きを変えて前記内輪部材５４のＶ溝５４Ａと外輪部材５８のＶ溝５８Ａとの間に組み込んだ構成とされている。これにより、大軸受５２は、全体として、いわゆるクロスローラ軸受を構成している。クロスローラ軸受では、転動部材５６の軌道平面（転動部材の５６の重心を含む軸Ｏ１と直角の平面）Ｔ１が１面のみ存在し、また、構造上、ラジアル荷重と、両方向のアキシャル荷重の全てを受け持つことができる。なお、この転動部材５６は、外輪部材５８の一部に半径方向に貫通形成された組込孔７１を介して１個ずつ組込まれる。

大軸受５２の外輪部材５８は、減速機２２の端部ケーシングの機能を兼用している。外輪部材５８の外周５８Ｂは、段差の無い単純な円筒形状とされている。この実施形態では、この外輪部材５８の外周５８Ｂが段差のない単純な円筒形状とされていることを利用して、いわゆるセンタレス研削盤（心無し研削盤：センタレスグラインダ）によって該外輪部材５８の外周５８Ｂを研削加工するようにしている。センタレス研削盤としては、ワークレスト（図示略）でワーク（この例では外輪部材５８）を支え、砥石を２個用いて研削を行うものが良く知られており、極めて真円に近い加工が可能である。

外輪部材５８の外周５８Ｂは、減速機２２の第２本体ケーシング４６の内周４６Ａ（の一部）と嵌合する減速機側印籠部Ｅ２及び相手機械２４の連結ケーシング５０の内周５０Ａ（の一部）と嵌合する相手機械側印籠部Ｅ３として機能する。即ち、該減速機側印籠部Ｅ２及び相手機械側印籠部Ｅ３の機能により、第２本体ケーシング４６及び大軸受５２のそれぞれの軸心Ｏ１が一致させられる。又、相手機械２４の連結ケーシング５０の端面５０Ｃが第２本体ケーシング４６のフランジ部４６Ｂの端面４６Ｃと当接することによって、連結ケーシング５０の外輪部材５８の外周５８Ｂ上における軸方向の位置決めがなされるようになっている。なお、第２本体ケーシング４６のフランジ部４６Ｂは、該第２本体ケーシング４６の円周方向全体に形成されているのではなく、いわゆる「耳部」と称せられる態様で、円周方向の４箇所において軸方向に若干延在されると共に、半径方向に突出形成されている。

図１から明らかなように、この実施形態では、外輪部材５８の外周５８Ｂの大半が相手機械２４の連結ケーシング５０と嵌合されている。即ち、外輪部材５８の外周５８Ｂの大半が相手機械２４の連結ケーシング５０の印籠部として機能していることになる。

これを転動部材５６との関係で見るならば、外輪部材５８の外周５８Ｂにおいて、減速機側印籠部Ｅ２と相手機械側印籠部Ｅ３のうち、相手機械側印籠部Ｅ３の方が長く設定されている。また、前記転動部材５６の軌道平面Ｔ１が、該長く設定された相手機械側印籠部Ｅ３の半径方向内側に収められている、ということになる。

なお、この実施形態は、出力部が全体として大きな軸受を形成するように構成したものであって、内輪部材５４及び外輪部材５８は、いわゆる「軸受鋼」で形成されているわけではない。したがって、転動部材５６の転送面（内輪部材５４のＶ溝５４Ａ、外輪部材５８のＶ溝５８Ａ）は、別途の硬化処理が必要である。そのため、該Ｖ溝５４Ａ、５８Ａの付近は、素材が硬くなるため、遊星ピン４５のピン孔４７やボルト孔６６等の各孔類は、この硬くなった付近での加工を避けるべく、「貫通孔」としないように配慮し、結果として軟らかい部分に各孔類を容易に且つ高精度に形成している。形状的には、その結果として、内輪部材５４には、孔の全く形成されていない（全て中実の）軸と直角の断面Ｐ１が存在している。

なお、図１の符号７０は、減速機２２の内外をシールするために、内輪部材５４と外輪部材５８との間に配置されたオイルシールである。

次に、上記出力部構造を有したギヤドモータの作用を説明する。

モータ２０の出力軸３２の回転すると、継軸３６を介して減速機２２の入力軸である太陽歯車３８が回転する。この減速機２２では、減速部３０の内歯歯車４４が固定状態にあるので、遊星歯車４２の公転成分がキャリヤ４８から取り出される。キャリヤ４８は、ボルト６０を介して大軸受５２の内輪部材５４と一体化されており、内輪部材５４は、出力軸ブロック６２とボルト６４を介して連結されているため、結局、出力軸ブロック６２が回転し、図示せぬキーを介して相手機械の被駆動軸が回転する。

ここで、内輪部材５４は、クロスローラ型の転動部材５６を介して外輪部材５８に支持されているため、ラジアル荷重と、両方向のアキシャル荷重の全てを受け持つことができ、結果として、内輪部材５４の軸ぶれ（モーメント成分）に対しても、対応可能である。

また、キャリヤ４８（キャリヤプレート４８Ａ及びキャリヤピン４８）は、この安定支持された内輪部材５４と一体化されているため、キャリヤプレート４８Ａの外周の軸受を省略することもできている。

更に、クロスローラ型の転動部材５６は、９０度互い違いに組み込まれた「ローラ」によって構成されているため、がた（内輪部材５４及び外輪部材５８との間の遊び）がほとんどなく、内輪部材５４及び外輪部材５８を高い組付け精度で組み込むことができる。また、転動部材５６の軌道平面Ｔ１が１面しかないため、必要ならば大軸受５２の軸方向厚さをより薄く設計することも可能である。

外輪部材５８は、その外周５８Ｂが、段差のない単純な円筒形状とされていることを活用して、センタレス研削盤で研削加工されているため、極めて真円に近い加工を行うことができている。また、外輪部材５８は、当該真円に近い外周５８Ｂにて、減速機２２の第２本体ケーシング４６のフランジ部４６Ｂ及び相手機械２４の連結ケーシング５０に嵌合している。ここで、減速機２２の第２本体ケーシング４６の嵌合される減速機側印籠部Ｅ２、及び相手機械２４の連結ケーシング５０の嵌合される相手機械側印籠部Ｅ３のうち、相手機械側印籠部Ｅ３の方がより長く（実際には、外周５８Ｂの殆ど全面に）設定されている。そのため、結局、外輪部材５８は、その真円に近い外周５８Ｂのほぼ全面に亘って嵌合支持されることになる。特に、この実施形態においては、「減速機２２」の嵌合される減速機側印籠部Ｅ２ではなく、「相手機械２４」の嵌合される相手機械側印籠部Ｅ３方を長く設定するようにしているため、相手機械という質量的に大きな部材によって嵌合支持されることになる。そのため、相手機械の連結ケーシングの剛性を支持のベースとしてそのまま利用することができ、一層高い剛性を確保できている。

更に、このようにして、高い剛性で安定支持された外輪部材５８の相手機械側印籠部Ｅ３の半径方向内側に転動部材５６の転走面Ｔ１が配置されているから、（例えば印籠部の軸方向寸法が短くて該印籠部の軸方向位置から外れた位置の半径方向内側に転動部材５６の転送面がある構造に比べて）転動部材５６の側から伝達されてくるラジアル負荷やスラスト負荷、あるいはぶれ等のモーメント負荷を極めて安定して受け止めることができる。

前述した従来例と詳細に比較するまでもなく、本実施形態では厳格な寸法管理の要求される加工面の数を最小限に抑えることができ、それだけ誤差の累積が少なく、高い寸法精度の確保された組付けが可能である。

なお、上記実施形態においては、前記大軸受５２が全体として、クロスローラ軸受を構成するようにしていたが、本発明においては、必ずしも全体としてクロスローラ軸受を構成する必要はない。例えば、図２に示されるように、内輪部材１５４と外輪部材１５８との間に「転動部材」として、軸方向一方側のアキシャル荷重を受け止め可能な第１転動部材１５６Ａと、該第１転動部材１５６Ａと軸方向に離れて配置され、軸方向他方側のアキシャル荷重を受け止め可能な第２転動部材１５６Ｂとを配置して、大軸受１５２が、（第１、第２転動部材１５６Ａ、１５６Ｂの軌道平面Ｔ１０１Ａ、Ｔ１０１Ｂが２面存在する）アンギュラ軸受を構成するようにしても良い。この場合でも、大軸受１５２は、内輪部材１５４、第１、第２転動部材１５６Ａ、１５６Ｂ、及び外輪部材１５８により、全体として内輪部材１５４及び該内輪部材１５４と連結される相手機械１２４の被駆動軸（図示略）の両方向のアキシャル荷重を受け持つことができ、上記と同様の作用効果を得ることができる。

なお、このように転動部材１５６の軌道平面Ｔ１０１Ａ、Ｔ１０１Ｂを２面有するような軸受構造の場合には、当該双方の軌道平面Ｔ１０１Ａ、Ｔ１０１Ｂが、共に、長く設定された方の印籠部（この実施形態では相手部材側印籠部Ｅ１０３）の半径方向内側に存在するようにするとよい。これにより、各軌道平面Ｔ１０１Ａ、Ｔ１０１Ｂが軸方向に離れていることと相まって、特に内輪部材１５４の軸ぶれに関して良好な支持特性が得られる。

その他の構成については、先の実施形態とほぼ同様であるため、図中で図１に示した構成と同一または機能的に同一の部分に、図２中で下２桁が同一の符号を付すにとどめ、重複説明を省略する。

なお、上記実施形態においては、外輪部材の外周を段差のない単純な円筒形状とし、（この単純な形状を活用して）センタレス研削盤によって研削加工することにより、印籠部を構成する外輪部材の外周を高精度に加工するようにしていた。しかし、本発明においては、必ずしも外輪部材の外周の形状を段差のない単純な円筒形状とする必要はなく、例えば、相手機械の連結ケーシングの嵌合を外輪部材の軸方向の途中で中止させるような場合には、段差を形成するようにしてもよい。すなわち、本発明においては、外輪部材の外周に対して相手機械の連結ケーシングや減速機の本体ケーシングをどの程度嵌合させるかについては、特に限定されない。段差のない円筒形状の場合であっても、必ずしも外周全部を印籠部にしなくても良い。

内輪部材の形状も上記形状に限定されるものではなく、各孔の形成も（例えば半径方向に余裕があるときなどでは）貫通孔とするようにしても良い。この場合は、内輪部材の軸方向長をより短縮することができる。

また、減速機の具体的な減速部の構造も、上記構成に限定されない。

本発明は、さまざまな減速機の出力部の構造として広く利用できる。

本発明の実施形態の一例を示す減速機の断面図 本発明の他の実施形態の一例を示す減速機の断面図 従来の減速機の出力部構造の一例を示す減速機の断面図

符号の説明

２０…モータ
２２…減速機
２４…相手機械
２６…モータケーシング
２８…第１本体ケーシング
３０…減速部
３２…モータ軸
３６…継軸
３８…太陽歯車
４２…遊星歯車
４４…内歯歯車
４６…第２本体ケーシング
４８…キャリヤ
５０…連結ケーシング
５２…大軸受
５４…内輪部材
５４Ａ…Ｖ溝
５６…転動部材
５８…外輪部材
５８Ａ…Ｖ溝
６０、６４…ボルト
６２…出力軸ブロック
Ｔ１…軌道平面
Ｅ２…減速機側印籠部
Ｅ３…相手機械側印籠部

Claims (5)

1. 減速機を被駆動機械に取り付け可能に構成した減速機の出力部構造において、
   軸受の内輪を構成する内輪部材と、
   前記軸受の転動体を構成する転動部材と、
   前記軸受の外輪を構成する外輪部材と、を備え、
   前記内輪部材が、前記減速機の出力部材として前記相手機械の被駆動軸側と連結され、
   前記外輪部材が、減速機の本体ケーシングの内周及び前記相手機械の連結ケーシングの内周と嵌合して取付の際の基準を提供する印籠部として機能し、
   前記軸受が、前記内輪部材、転動部材、及び外輪部材により、前記内輪部材及び該内輪部材と連結される前記被駆動軸の両方向のアキシャル荷重を受け持つ
   ことを特徴とする減速機の出力部構造。
2. 請求項１において、
   前記外輪部材の外周が、段差のない単純な円筒形状とされた
   ことを特徴とする減速機の出力部構造。
3. 請求項１または２において、
   前記外輪部材の外周における前記減速機の本体ケーシングが嵌合する減速機側印籠部、及び前記外輪部材の外周における相手機械の連結ケーシングが嵌合する相手機械側印籠部のうち、いずれか一方が、他方より長く設定され、且つ、前記転動部材の重心を含む前記出力部材の軸と直角の平面が、該長く設定された方の印籠部の半径方向内側に存在する
   ことを特徴とする減速機の出力部構造。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記大軸受が、前記転動部材の重心を含む前記出力部材の軸と直角の平面が、１面のみ存在するクロスローラ軸受とされている
   ことを特徴とする減速機の出力部構造。
5. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記大軸受が、前記転動部材として、軸方向一方側のアキシャル荷重を受け止め可能な第１の転動部材と、該第１の転動部材と軸方向に離れて配置され、軸方向他方側のアキシャル荷重を受け止め可能な第２の転動部材と、を備え、前記第１、第２転動部材の重心を含む前記出力部材の軸と直角の平面が２面存在する軸受とされている
   ことを特徴とする減速機の出力部構造。

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