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JP5701351B2 - 直交型ギアモータ - Google Patents

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Description

本発明は、モータと減速装置からなるギアモータに関し、特に、モータの入力軸の軸方向と、減速装置の出力軸の軸方向が直交している直交型ギアモータ(以下、単に「ギアモータ」ともいう。)に関する。
ギアモータには、モータの入力軸からのトルクをウォームギア、ベベルギア、ハイポイドギア、フェースギア等のギア同士が軸方向に直交している歯車機構(以下、「直交軸歯車機構」という。)を介して、最終出力軸の軸方向が、モータの入力軸の軸方向と直交するように構成されている直交型ギアモータがある。このような直交型ギアモータの例として、特許文献1、2に示すものがある。
特開2012−80771号公報 特開2003−278846号公報
特許文献1のギアモータは、モータの入力軸に形成されているピニオンギアと、そのピニオンギアと軸方向が直交するギアからなるフェースギアを有し、平行軸歯車機構を複数段経て中空出力軸(最終出力軸)へトルクを伝達するものである。このギアモータのハウジングの幅(最終出力軸の軸方向の寸法。)は、一般的な直交型ギアモータと同様、ギアケースの外径と略同じ幅であるから、被駆動軸を中空出力軸へ挿入したとき、被駆動軸の挿入方向と反対方向の側にエンドプレートを取付ける作業のためのスペースが必要になる。従って、このギアモータの設置場所には、モータ及びギアケースの幅以上のスペースが必要になる。
特許文献2のギアモータは、モータの入力軸に形成されている第一入力ギアと、第一入力ギアと軸方向が直交する第一出力ギアを有し、第一出力ギアの歯車軸上に設けられる第二入力ギアから平行歯車を経て最終出力軸へトルクを伝達するものである。このギアモータの場合、ハウジングがL字形に形成されているから、最終出力軸の軸方向にハウジングをコンパクトにすることができ、その分、スペースを確保できるとされている。
近年、ギアモータには、狭小空間へ設置するためのコンパクト性が要求されており、それに応えるためには減速機部分のコンパクト化を実現させなければならない。
特許文献1のギアモータの場合、前述のとおり、ハウジングの幅がモータケースの幅とほぼ同じであり、コンパクト性に欠ける。
特許文献2のギアモータの場合、ハウジングをL字形に形成することで、コンパクト性を実現しているが、第一出力ギアの歯車軸が、入力軸から見て、第一出力ギア及び第二入力ギアの先に設けられる軸受のみ、すなわち、第一出力ギアから見てその軸方向の片側だけに位置する軸受のみによって片持状態で軸支されているという構成であるため、減速装置全体としては、依然として、ハウジングの幅がモータの入力軸から見てモータの径方向外側に広くなり易い。
また、ギアモータは、被駆動装置に依る過負荷、例えば、コンベアに搬送物が詰まった場合に、トルク伝達を遮断して装置の破損を防ぐための過負荷保護装置を具えることが好ましいが、この過負荷保護装置を具えた場合、ギアモータのコンパクト性との両立が難しい。
そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、一層コンパクトなギアモータを提供することを目的とし、また、過負荷保護機能を具えた場合であっても、コンパクト性を維持することができるギアモータを提供することをさらなる目的とする。
本発明は、モータケースを有するモータと、
前記モータが装着されるハウジングと、該ハウジングに収納されている、
前記モータからの入力軸上に設けられた第一入力ギアと、
前記第一入力ギアと噛合い、該第一入力ギアと軸方向に直交する第一出力ギアと、
前記第一出力ギアの軸方向の前後に配置され、前記第一出力ギアの歯車軸を軸支する第一軸受及び第二軸受と、
前記第一出力ギアの歯車軸上の前記第一軸受側に設けられた第二入力ギアと、
前記第二入力ギアからのトルクが伝達される中空の最終出力軸を具えたギアモータにおいて
前記第一入力ギアがウォームギア、且つ、前記第一出力ギアがウォームホイールであり、
前記ハウジングが前記ギアモータを設置場所に固定するためのトルクアームを具え、
前記第二軸受が、前記最終出力軸の軸方向において、前記入力軸の軸心から前記モータケースの外径までの範囲に位置し、
前記最終出力軸が、その軸方向において、前記入力軸の軸心と前記第一出力ギアの軸方向中央を通り、且つ、前記最終出力軸の軸方向と直交する面より前記第二入力ギア側に配設され、前記最終出力軸の端面が前記面から突出していないことを特徴とする直交型ギアモータによって前記課題を解決した。
本発明によれば、コンパクトなギアモータとすることができる。すなわち、本発明のギアモータは、モータからの入力軸上に設けられた(連結されている場合を含む。)第一入力ギアと、第一出力ギアとがそれらの軸方向に直交するように噛合っているという、換言すれば、モータから見て一段目の歯車機構が直交軸歯車機構を有している。そして、第一軸受と第二軸受が第一出力ギアの軸方向の前後に配置され、第二軸受が、最終出力軸の軸方向において、入力軸の軸心から前記モータケースの外径までの範囲に位置しているという構成であるから、モータから見て一段目ギア部におけるハウジングの幅(最終出力軸の軸方向の寸法)をコンパクトにすることができる。また、ハウジングがギアモータを設置場所に固定するためのトルクアームを具えるから、出力軸及び出力軸用ベアリングに掛かる、被駆動軸に連結される被駆動装置に起因する径方向の荷重を軽減できるので、一対の出力軸用ベアリング同士の距離を縮めることができる。そして、最終出力軸が、その軸方向において、入力軸の軸心と第一出力ギアの軸方向中央を通り、歯車軸の軸方向と直交する面より第二入力ギア側に配設され、最終出力軸の端面がその面から突出していないので、ハウジングをL字形にすることができるから、最終出力軸部分のハウジングを軸方向にコンパクトにすることができ、その分、スペースを確保できる。
また、第一出力ギアと第二軸受との間の間隙に過負荷保護装置を具え、過負荷保護装置を収納している部分のハウジングが、最終出力軸の軸方向において、モータケースの外径の範囲内に収まっている構成とすれば、ハウジングのコンパクト性を維持したまま、過負荷保護機能を有するギアモータとすることができる。
さらに、過負荷保護装置から見て第二軸受の先のハウジングの外側に、過負荷保護装置の作動を検知するセンサ機構を具える構成とすれば、過負荷発生時にトルク伝達を遮断するだけでなく、過負荷発生を伝達する警報信号を発信したり、モータを停止させたりすることができる。
また、センサ機構のセンサ検出部が、最終出力軸の軸方向において、モータケースの外径の範囲内に収まっている構成とすれば、センサ機構を具えた構成で、ハウジングのコンパクト性を維持することができる。
また、入力軸の軸心を通り、歯車軸の軸心と直交する面に対し、最終出力軸の反対側に、モータケースの外径までの範囲の空間部を有する構成とすれば、エンドプレートを最終出力軸に取付ける等の作業スペースを確保することができる。
また、入力軸と最終出力軸の軸心が同一面上に位置している構成とすれば、ギアモータの高さ方向の寸法(最終出力軸の軸方向と直交するモータの径方向の寸法。)をコンパクトにでき、さらに、第一入力ギアから最終出力軸までを収納するハウジングが、最終出力軸の径方向に入力軸側を一方とする四方の面を有し、入力軸側の面以外の面と最終出力軸の軸心との距離が等しい構成とすれば、ハウジングの寸法を最終出力軸の径方向に対し最小限にすることができる。
また、最終出力軸が収納されているハウジングが、最終出力軸の軸方向と直交するモータの径方向において、モータのファンカバーの範囲内に収まっている構成とすれば、ギアモータの高さ方向にもコンパクトにすることができる。
また、第一入力ギアから最終出力軸までが収納されるハウジングにおいて、第一入力ギアが収納される区画と、第二入力ギア及びそれと噛合うギアが収納される区画とが連通しているという構成とすれば、潤滑油が循環し、各ギアの潤滑を効率良く行えるので好適である。
また、第二入力ギアが第一軸受と第二軸受の間に位置している構成とすれば、一段目の歯車機構の歯車軸の安定性を高めることができ、一方、第二入力ギアが第一出力ギアから見て第一軸受の先に位置している構成とすれば、一段目ギア部におけるハウジングの幅を一層コンパクトにすることができる。
本発明の第一実施形態の平面図(a)、及び正面図(b)。 本発明の第一実施形態の要部の透視正面図。 本発明の第一実施形態の要部の横断面図。 (a)は図2の4a−4a線断面図、(b)は4b−4b線断面図。 本発明の第二実施形態の要部の横断面図。 本発明の第三実施形態の平面図(a)、及び正面図(b)。 本発明の第三実施形態の要部の横断面図。 本発明の第四実施形態の要部の横断面図。
本発明の実施例を、図1〜8を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
図1に示すように、ギアモータ10は、モータMと減速機Gから構成されており、ハウジング15に取付けられるトルクアーム18のトルクアーム固定用孔18aにボルトVが挿入され、設置場所に固定される。このように、ハウジング15にトルクアーム18を取付け、それを利用してギアモータ10を設置場所に固定するという構成とすれば、出力軸34及び出力軸用ベアリング38(図3参照。)に掛かる、被駆動軸14に連結される被駆動装置(図示省略。)に起因する径方向の荷重を軽減できるから、一対の出力軸用ベアリング38同士の距離を縮めることができるので好適である。なお、ハウジング15へのトルクアーム18の取付方法として、ハウジング15とトルクアーム18のそれぞれに、周方向に等間隔のボルト孔を設け、固定ボルトで取付けるという構成とすれば、ハウジング15に対するトルクアーム18の取付角を変更することができるので、トルクアーム固定用孔18aの位置を事後的に変更することができる。また、トルクアーム18はハウジング15と一体的に形成されていてもよく、トルクアーム18及びトルクアーム固定用孔18aの位置は、図示している位置以外にも、適宜変更することができる。
モータMは、必要に応じて取付けられる端子箱12、及びモータケース13を具え、減速機Gは、1段目ギア部20を具える。減速機Gの1段目ギア部20までを含めたハウジング15の形状は、図1(a)に示されているように、平面視でL型であり、その短辺部分がモータMと隣接し、図1(b)に示されているように、その長辺部分に位置する最終出力軸34は、そのオイルシール36が1段目ギア部20と重ならないように配置されている。なお、本発明は、中実の最終出力軸であっても、勿論、適用可能である。
図2に示すように、減速機Gは、モータからの入力軸11上に設けられている(連結されている場合を含む。)ウォームギア(第一入力ギア)22、ウォームギア22と噛合うウォームホイール(第一出力ギア)24、ウォームホイール24が設けられている歯車軸21上に設けられるヘリカルピニオンギア(第二入力ギア)26、ヘリカルピニオンギア26と噛合う最終出力ギア32、及び中空の最終出力軸34を具え、これらはハウジング15に収納されている。図から明らかなように、入力軸11と最終出力軸34の軸心が同一面上に位置している構成とすれば、ギアモータ10の高さ方向の寸法(最終出力軸34の軸方向と直交するモータMの径方向の寸法。)を最小限にできる。また、ハウジング15は、最終出力軸34の径方向に入力軸11側を一方とする四方の面15a〜15dを有しており、入力軸11側の面15a以外の面15b〜15dと最終出力軸34の軸心との距離が等しい構成とすれば、ハウジング15の寸法を最終出力軸34の径方向に対し最小限にすることも可能である。なお、入力軸11を起点とする1段目の歯車機構は、直交軸歯車機構であれば、ウォームギア機構の他に、ベベルギア、ハイポイドギア、フェースギア等でもよい。また、入力軸11と最終出力軸34が軸方向に直交しているという構成であれば、第二入力ギアと最終出力ギアとの間にさらに歯車機構を設けてもよい。
図3は、ギアモータ10の要部の横断面図である。減速機G内には潤滑油が封入されており、最終出力軸34部分に設けられるオイルシール36等によって減速機Gの密閉性が保たれている。なお、図3の場合、モータケース15とトルクアーム18は一体のものである。図3に示すように、ウォームギア22と噛合うウォームホイール24の軸方向の前後に第一軸受23、第二軸受25が設けられており、第二軸受が、最終出力軸34の軸方向において、入力軸11の軸心X(すなわち、ウォームギア22の軸心。)からモータケース13の外径X2までの範囲の中間X3より入力軸11側に位置しているから、1段目ギア部20におけるハウジング15の幅(最終出力軸34の軸方向の寸法。)のコンパクト化を図ることができる。また、ウォームホイール24から見て第一軸受23の先のウォームホイール24の歯車軸21上に、第二入力ギアであるヘリカルピニオンギア26が設けられているから、一段目ギア部におけるハウジングの幅を、特に、入力軸11から見てヘリカルピニオンギア26側に対して、一層コンパクトにすることができる。
また、図2,3に示しているように、最終出力軸34が、その軸方向において、入力軸11の軸心Xと第一出力ギア24の軸方向中央を通り、最終出力軸34の軸方向と直交する面よりヘリカルピニオンギア26側に配設され、最終出力軸34の端面がその面から突出していないので、最終出力軸34部分のハウジング15を軸方向にコンパクトにすることができる。かくして、その分、スペースSを確保することができ、エンドプレート16(図1参照。)の着脱作業を簡便に行うことができる。
また、ウォームホイール24と第二軸受25との間に間隙Tを設けることにより、歯車軸21が安定して軸支されるので、ヘリカルピニオンギア26の振れを抑制することができ、ヘリカルピニオンギア26の最終出力ギア32に対する歯当たりの安定性を向上させることができる。なお、同様に、ウォームホイール24と第一軸受23との間に間隙Tを設けることもできるが、間隙の分、ヘリカルピニオンギア26及び最終出力ギア32が入力軸11(図2参照。)から見てモータMの径方向外側に移動し、場合によっては、ハウジング15がモータMのモータケース13(図1参照。)よりも突出してしまうため、間隙Tは、ウォームホイール24と第二軸受25との間に設けるのが好ましい。
図4(a)、(b)に示すように、ハウジング15では、ウォームギア22が収納されている区画19と、ヘリカルピニオンギア26及びそれと噛合う最終出力ギア32が収納されている区画19aとを連通する潤滑油還流孔17が設けられている。このように、第一入力ギアが収納されている区画と二段目以降のギアが収納されている区画とを連通させた構成とすれば、図4に示すように、区画19と区画19aとの間で潤滑油が循環し、各ギアの潤滑を効率良く行えるので好適である。
図5は、本発明の第二実施形態である、1段目の歯車機構に過負荷保護装置40を具えた場合の要部横断面図である。基本的な構成は第一実施形態と同様であるから、同じ部分については説明を省略する。図5に示すように、過負荷保護装置40は、ウォームホイール24の歯車軸21上にドリブンフランジ42を設け、ボール44をウォームホイール24の側面に形成された凹部と、ドリブンフランジ42の側面に形成された凹部で挟持し、ドリブンフランジ42を弾性部材(コイルばね)46でウォームホイール24方向に押しつけることにより構成されている。なお、1段目のギア機構として、前述のベベルギア等を用いた場合は、第一出力ギアの背面(ギアが形成されていない面)にボール44を嵌める凹部を形成すればよい。このように、ウォームホイール24と第二軸受25との間に間隙Tを設け、その間隙Tに過負荷保護装置40を具える構成とすれば、歯車軸21及びヘリカルピニオンギア26の安定性を維持することができ、また、過負荷保護装置40を収納している部分のハウジング15が、最終出力軸34の軸方向において、モータケース13の外径の範囲内に収まっているので、過負荷保護機能を具えるコンパクトなギアモータとすることができる。なお、最終出力ギア32に過負荷保護装置を取付けることも想定されるが、最終出力ギア32は比較的径が大きいので、大きなトルクに応じた大型の過負荷保護装置を使用しなければならず、その分、当然に製造コストが掛かることになる。また、最終出力ギア32のトルクアーム18側又はその反対側のいずれに過負荷保護装置を設けても、最終出力軸34の軸方向の寸法が大きくなり、結果として、最終出力軸34自体の長さも長くなるので、コンパクト性に欠けることになる。なお、過負荷保護装置40の作動については、本発明の主旨と異なるため説明を省略するが、過負荷保護装置40としては、図示しているボール式の他に、場合によっては、摩擦式、ローラ式、カム式のものを適用することができる。
図6は、本発明の第三実施形態を示す図である。基本的な構成は、第一・二実施形態と同様であるから、同じ部分については説明を省略する。なお、基本的構成が同じであるから、第一乃至三実施形態間では、ハウジング15の共用化を図ることができる。図6に示すように、ギアモータ10aは、過負荷保護装置40を具え、さらに、過負荷保護装置40から見て、その軸方向であって第二軸受25(図4参照。)の先のハウジング15の外側に、過負荷保護装置40の作動を検知するセンサ機構50を具える。ギアモータ10aは、過負荷保護装置40が作動したときに、警報を発するための信号を送信し、或いは、モータMの運転を自動で停止させることも可能になるため好適である。
また、最終出力軸34に連結される被駆動軸14には、コンベア等の被駆動装置(図示省略。)が連結されており、このような場合、ギアモータ10aの高さ方向の寸法のコンパクト性が求められるが、図6(b)に示しているように、ハウジング15の高さ方向の寸法DがモータMに設けられるファン(図示省略。)のファンカバー13aの同方向の寸法Eの範囲に収まる構成とすれば、前記の要望に沿ったコンパクト性を実現することができる。また、図6に示すように、最終出力軸とコンベアの連結部分というような駆動部への巻込み防止のためのカバーCを、モータケース13の高さ方向の寸法に収めることができるため、カバーCを装着した状態でもコンパクト性を維持することができる。なお、第一出力ギア24の歯車軸21(図6参照。)の軸方向と同方向に端子箱12を具えれば、ギアモータ10aの高さ方向の寸法を最小化することができる。上記事項は、第一・二実施形態の場合も同様である。
また、センサ機構50は、ウォームホイール24から見て、その軸方向であって過負荷保護装置40の先に、且つ、最終出力軸34のオイルシール36に被らないように設けられているから、センサ機構50、過負荷保護装置40、1段目ギア部20、及び最終出力軸34のメインテナンス作業を同方向からアプローチできる。
図6,7に示すように、センサ機構50は、ハウジング15の外側に設けられている。これにより、センサ機構50は、各ギアの収納部から隔離され、各ギアを潤滑する潤滑油による汚染を防ぐことができる。また、図示しているように、センサ機構50全体をセンサケース55で覆い、外部の粉塵等から保護するのがよい。図の場合、センサケース55は、ハウジング15から連続して延びるセンサケース壁部55aと、センサケース蓋部55bから構成されている。このとき、メインテナンス性向上の観点から、センサケース55も最終出力軸34のオイルシール36に被らないように設けるのが好ましい。
センサ機構50は、リミットスイッチ52、リミットスイッチレバー51、リミットスイッチ軸56を有する。リミットスイッチ軸56は1段目ギア機構20内部に連通しており、その端部は弾性部材46側のドリブンフランジ42の側面と小さな間隔を空けて位置している。過負荷保護装置40が作動すると、ボール44がウォームホイール24とドリブンフランジ42に乗り上げるため、ドリブンフランジ42は弾性部材46を付勢する方向に移動し、リミットスイッチ軸56を押す。リミットスイッチ軸56にはワッシャ58が具えられており、ワッシャ58がリミットスイッチレバー51を叩くことによってリミットスイッチ52が作動する。かくして、リミットスイッチ52からの信号はリード線54を通じて外部に発せられる。過負荷保護装置40の作動状態が解除された場合は、リミットスイッチ軸56上に設けられている戻しばね53によってワッシャ58が押し戻され、通常時の状態に自動的に復帰する。なお、リミットスイッチに替えて近接スイッチ等の他のセンサ機構を適用できるということは言うまでもない。ここで、図示しているように、センサ機構50のセンサ検出部が、最終出力軸34の軸方向において、モータケース13の外径の範囲内に収まるように構成するのがよい。なお、センサ検出部とは、リミットスイッチの場合のリミットスイッチレバー51、近接スイッチの場合の検出面をいう。
図8は、本発明の第四実施形態の要部を表す横断面図である。図8に示すように、ヘリカルピニオンギア26が、第一軸受23と第二軸受25との間に位置するようにしてもよい。こうすることで、ヘリカルピニオンギア26が設けられている歯車軸の安定性を高めることができる。なお、この構成は、前述したいずれの実施形態にも適用することができる。
以上に説明したとおり、本発明によれば、最終出力軸の軸方向のハウジングの寸法をコンパクトにすることができ、コンパクト性を維持したまま、過負荷保護装置、及び過負荷保護装置の作動を検出するセンサ機構を具えるギアモータとすることができる。
10、10a 直交型ギアモータ
11 入力軸
12 端子箱
13 モータケース
13a ファンカバー
15 ハウジング
19、19a 区画
21 歯車軸
22 第一入力ギア(ウォームギア)
23 第一軸受
24 第一出力ギア(ウォームホイール)
25 第二軸受
26 第二入力ギア
34 最終出力軸
40 過負荷保護装置
50 センサ機構
51 センサ検出部(リミットスイッチレバー)
X 入力軸の軸心
X2 モータケースの外径
X3 XとX2の中間

Claims (10)

  1. モータケースを有するモータと、
    前記モータが装着されるハウジングと、該ハウジングに収納されている、
    前記モータからの入力軸上に設けられた第一入力ギアと、
    前記第一入力ギアと噛合い、該第一入力ギアと軸方向に直交する第一出力ギアと、
    前記第一出力ギアの軸方向の前後に配置され、前記第一出力ギアの歯車軸を軸支する第一軸受及び第二軸受と、
    前記第一出力ギアの歯車軸上の前記第一軸受側に設けられた第二入力ギアと、
    前記第二入力ギアからのトルクが伝達される中空の最終出力軸を具えたギアモータにおいて
    前記第一入力ギアがウォームギア、且つ、前記第一出力ギアがウォームホイールであり、
    前記ハウジングが前記ギアモータを設置場所に固定するためのトルクアームを具え、
    前記第二軸受が、前記最終出力軸の軸方向において、前記入力軸の軸心から前記モータケースの外径までの範囲に位置し、
    前記最終出力軸が、その軸方向において、前記入力軸の軸心と前記第一出力ギアの軸方向中央を通り、且つ、前記最終出力軸の軸方向と直交する面より前記第二入力ギア側に配設され、前記最終出力軸の端面が前記面から突出していないことを特徴とする、
    直交型ギアモータ。
  2. 前記第一出力ギアと第二軸受との間に過負荷保護装置を具え、
    前記過負荷保護装置を収納している部分のハウジングが、前記最終出力軸の軸方向において、前記モータケースの外径の範囲内に収まっている、請求項1の直交型ギアモータ。
  3. 前記過負荷保護装置から見て前記第二軸受の先の前記ハウジングの外側に、前記過負荷保護装置の作動を検知するセンサ機構が具えられている、請求項2の直交型ギアモータ。
  4. 前記センサ機構のセンサ検出部が、前記最終出力軸の軸方向において、前記モータケースの外径の範囲内に収まっている、請求項3の直交型ギアモータ。
  5. 前記入力軸の軸心を通り、前記歯車軸の軸心と直交する面に対し、前記最終出力軸の反対側に、前記モータケースの外径までの範囲の空間部を有する、請求項1から4のいずれかの直交型ギアモータ。
  6. 前記入力軸と最終出力軸の軸心が同一面上に位置し、前記ハウジングが、前記最終出力軸の径方向に前記入力軸側を一方とする四方の面を有し、前記入力軸側の面以外の面と前記最終出力軸の軸心との距離が等しい、請求項1から5のいずれかの直交型ギアモータ。
  7. 前記モータがファンカバーを有し、
    前記ハウジングの、前記最終出力軸の軸方向と直交するモータの径方向の寸法が、前記ファンカバーの外径内に収まっている、請求項1から6のいずれかの直交型ギアモータ。
  8. 前記第一入力ギアが収納されている区画と、前記第二入力ギア及びそれと噛合うギアが収納されている区画とが連通している、請求項1から7のいずれかの直交型ギアモータ。
  9. 前記第二入力ギアが前記第一出力ギアから見て前記第一軸受の先に位置している、請求項1から8のいずれかの直交型ギアモータ。
  10. 前記第二入力ギアが前記第一軸受と第二軸受の間に位置している、請求項1から8のいずれかの直交型ギアモータ。
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