(57)【要約】【課題】モータ側に特別な設計変更を施すことなく、また、ピニオン軸の組みつけに特別高度な熟練を要することなく、モータ軸の軸受の耐久性を向上させ、且つ、モータ軸を安定して回転させる。【解決手段】モータ軸３２と結合可能な第１継軸部材３８と、第１継軸部材３８とピニオン軸３４の他端３４Ｂとの間に配置された第２継軸部材４０と、を備え、ピニオン軸３４が、第１、第２ピニオン軸軸受４２、４４を介して継軸ケース４６に支持され、第２継軸部材４０が、第１継軸部材３８とピニオン軸３４との間で、該ピニオン軸３４の第１、第２ピニオン軸軸受４２、４４の軸方向の遊びδ１、δ２のうち小さい方（δ１）より大きく軸方向に移動可能とされ、且つ第１継軸部材３８及びピニオン軸３４のいずれの素材よりも軟質の素材である樹脂にて形成されている。【選択図】図１
2010159795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ軸と、一端にピニオンを有するピニオン軸の他端とを、動力伝達可能に連結するモータ軸とピニオン軸の継軸構造において、
前記モータ軸と結合可能な第１継軸部材と、
該第１継軸部材と前記ピニオン軸の他端との間に動力伝達可能に配置された第２継軸部材と、を備え、
前記ピニオン軸が、軸受を介してケースに支持され、
前記第２継軸部材が、前記第１継軸部材と前記ピニオン軸との間で、該ピニオン軸の前記軸受の軸方向の遊びより大きく軸方向に移動可能とされ、且つ前記第１継軸部材及び前記ピニオン軸のいずれの素材よりも軟質の素材で形成された
ことを特徴とするモータ軸とピニオン軸の継軸構造。
【請求項２】
請求項１において,
前記第２継軸部材が、樹脂にて形成されていることを特徴とするモータ軸とピニオン軸の継軸構造。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第２継軸部材が、前記第１継軸部材又は前記ピニオン軸のうち少なくとも一方に対して、相対的に半径方向に微小移動可能とされていることを特徴とするモータ軸とピニオン軸の継軸構造。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１継軸部材と第２継軸部材とが直径方向に相互に摺動可能とされ、且つ第２継軸部材とピニオン軸とが、前記第１継軸部材と第２継軸部材との摺動方向と直角の直径方向において相互に摺動可能とされる
ことを特徴とするモータ軸とピニオン軸の継軸構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ軸とピニオン軸の継軸構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、非特許文献１に図３に示されるような継軸構造が開示されている。
【０００３】
この継軸構造は、モータ１０のモータ軸１２と、一端１４Ａにハイポイドピニオン１６が形成されたピニオン軸１４の他端１４Ｂとを、継軸部材１８を介して連結するようにしたものである。ピニオン軸１４は、１対の軸受２０、２２を介して継軸ケース２４に支持されている。継軸部材１８は、この例ではピニオン軸１４の他端１４Ｂにおいて該ピニオン軸１４と一体化されている。この継軸部材１８は、ボルト２６によって、ピニオン軸１４の他端１４Ｂをモータ軸１２の外周１２Ａに摩擦締結させる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】株式会社ニッセイ  ２００５年２月高精度減速機カタログ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような継軸構造は、ピニオン軸にスラスト負荷が掛かると、該スラスト負荷がモータ軸を介して該モータ軸の軸受に直接掛かってしまい、該軸受の耐久性が低下し易いという問題があった。
【０００６】
この問題については、例えば、モータ軸の軸受の容量を、スラスト負荷が掛かっても問題ないほどに大きくするか、或いは、該モータ軸の軸受の軸方向の遊びを、ピニオン軸の軸受の軸方向の遊びよりも大きく設定することにより、モータ軸にピニオン軸側のスラスト負荷が掛かってもモータ軸の軸受に影響が及ばないようにする手法が考えられる。
【０００７】
しかし、モータ軸を支持している軸受の容量を大きく変更したり、該モータ軸の軸受の遊びを大きく変更したりするのは（モータの汎用性を著しく阻害するため）コストの上昇を招き易い。更に、モータ軸の軸受の遊びを大きく設定すると、モータ軸の回転の安定性が損なわれ、特に、サーボモータの場合、エンコーダ等の作動にも悪影響を与える。
【０００８】
また、（モータ軸の軸受の遊びはそのままで）ピニオン軸の軸受の遊びを小さくすることによって相対的にモータ軸の軸受の遊びを大きくしようとすると、ピニオン軸の軸受コストの上昇だけでなく、例えば、ハイポイドピニオンのように、ピニオンギヤとの軸方向位置の厳しい管理が要求される構造の場合、モータ軸及びピニオンギヤの双方に対してピニオン軸の軸方向位置の厳しい管理が要求され、組みつけに一層高度な熟練を必要とするという問題も生じる。
【０００９】
更には、特にハイポイドピニオン軸の場合、加工誤差等により（わずかではあるが）ケーシングとの間にラジアル方向の偏心が発生することがある。この偏心もモータ軸の安定回転に悪影響を及ぼすことがある。
【００１０】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであって、モータ側に特別な設計変更を施すことなく、また、ピニオン軸の組みつけに特別高度な熟練を要することなく、モータ軸の軸受の耐久性を向上させることができ、且つ、モータ軸を安定して回転させることができるモータ軸とピニオン軸の継軸構造を提供することその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、モータ軸と、一端にピニオンを有するピニオン軸の他端とを、動力伝達可能に連結するモータ軸とピニオン軸の継軸構造において、前記モータ軸と結合可能な第１継軸部材と、該第１継軸部材と前記ピニオン軸の他端との間に動力伝達可能に配置された第２継軸部材と、を備え、前記ピニオン軸が、軸受を介してケースに支持され、前記第２継軸部材が、前記第１継軸部材またはピニオン軸に対してトータルで前記軸受の軸方向の遊びより大きな距離だけ軸方向に移動可能とされ、且つ前記第１継軸部材及び前記ピニオン軸のいずれの素材よりも軟質の素材で形成された構成とすることにより、上記課題を解決した。
【００１２】
なお、ここで、前記「軸受の軸方向の遊び」は、ピニオン軸を支持している軸受が複数あるときは、各軸受の遊びの最小値を指すものとする。
【００１３】
本発明においては、まずピニオン軸を、軸受を介してケースに支持するようにし、その上で、モータ軸と結合可能な第１継軸部材とピニオン軸の他端との間に第２継軸部材を配置する。この第２継軸部材は、モータ軸とピニオン軸との間で、ピニオン軸の軸受の軸方向の遊びより大きく軸方向に移動可能である。また、この第２継軸部材の素材は、第１継軸部材及びピニオン軸のいずれの素材よりも軟質の素材で形成される。
【００１４】
ピニオン軸は、該ピニオン軸を支持している軸受の遊びより大きく軸方向に動くことはないから、該軸受の遊びより大きく軸方向に動ける第２継軸部材が介在されることによりモータ軸がピニオン軸側からスラスト負荷を受けることを防止できる。ピニオン軸の偏心の影響も受けにくく、且つ、ピニオン軸の組みつけにも特別高度な熟練は要求されない。また、モータ軸の軸受の容量を大きくするなど、モータ側に特別な設計変更を行う必要もない（モータの汎用性を確保できる）。更に、モータ軸の軸受の軸方向の遊びを大きく設定したりする必要もないため、モータ軸はぶれの少ない安定した回転を維持することができる。この結果、例えば、エンコーダ等の搭載されたモータであっても、正確な検出精度を長期に亘って維持することができる。
【００１５】
また、このように軸方向の摺動が可能な構成とした場合、不可避的に「摩耗」による部材の交換というメンテナンスが発生し易くなるが、本発明では、素材の硬軟の配慮により、摺動によって（モータ軸、第１継軸部材、あるいはピニオン軸ではなく）必ず第２継軸部材が摩耗するように導くことができる。そのため、モータ、第１継軸部材、及びピニオン軸については交換の必要がなく、常に第２継軸部材を交換するだけでよくなり、メンテナンスや交換部品の在庫管理が極めて容易である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ピニオン軸に掛かったスラスト負荷をモータ軸側に伝達させないようにすることができ、モータ軸の軸受の耐久性を向上させることができると共に、摩耗部品の交換を極めて容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る継軸構造の実施形態の一例が適用されたギヤドモータの一部破断の正面図
【図２】第１継軸部材、第２継軸部材、及びピニオン軸の連結部分を見る角度を変えて模式的に示した分解斜視図
【図３】従来の継軸構造の一例を示す図１相当の一部破断の正面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００１９】
図１に、本発明に係る継軸構造の実施形態の一例が適用されたギヤドモータＧＭ１の概略断面を示す。
【００２０】
この継軸構造Ｃは、モータ３０のモータ軸３２と、一端３４Ａにハイポイドピニオン３６を有するピニオン軸３４の他端３４Ｂとを、動力伝達可能に連結するためのものである。
【００２１】
継軸構造Ｃの概略構成から説明すると、モータ軸３２には第１継軸部材３８が結合されている。第１継軸部材３８とピニオン軸３４の他端３４Ｂとの間には第２継軸部材４０が動力伝達可能に配置されている。ピニオン軸３４は、第１、第２ピニオン軸軸受４２、４４を介して継軸ケース４６に支持されている。第２継軸部材４０は、この実施形態では、第１継軸部材３８とピニオン軸３４との間で、該第１、第２ピニオン軸軸受４２、４４の軸方向の遊びδ１、δ２（軸受が複数あるときはその内の小さい方の遊び：この例ではδ１）より大きな軸方向長さ分だけ軸方向に移動できるように第１、第２軸方向隙間Ｓ１、Ｓ２を有して組み込まれている。
【００２２】
この実施形態では、第１継軸部材３８の素材はアルミニウムである。ピニオン軸３４の素材は鉄系の機械構造用合金鋼である。これに対し、第２継軸部材４０の素材は樹脂であり、第１継軸部材３８及びピニオン軸３４のいずれの素材よりも軟質の素材で形成されている。なお、樹脂は、自己潤滑性の樹脂がより好ましい。
【００２３】
以下、より具体的な構成について説明する。
【００２４】
このギヤドモータＧＭ１は、例えば精密機械の駆動等に使用されるもので、モータ３０は、エンコーダ５０を有するサーボモータである。モータ３０のケース５２は、エンドカバー５２Ａ、第１モータケース５２Ｂ、第２モータケース５２Ｃ、及び継ぎカバーケースを兼ねる第３モータケース５２Ｄから構成され、ボルト５４、５６、５８によって一体化されている。モータ軸３２は、一対の第１、第２モータ軸軸受６０、６２を介してケース５２の第１モータケーシング５２Ｂ及び第３モータケーシング５２Ｄにそれぞれ支持されている。
【００２５】
図２（Ａ）、（Ｂ）は、第１、第２継軸部材３８、４０及びピニオン軸３４の結合態様を角度を変えて模式的に描写した分解斜視図である。なお、結合部以外の形状は適宜簡略化してある。
【００２６】
前記第１継軸部材３８は、この実施形態では、第１継軸本体６８とボルト７０とから主に構成される摩擦締結リングである。第１継軸本体６８は、スリット６８Ｓを有するリング状の部材である。ボルト７０は、該スリット６８Ｓの付近にねじ込まれることによって、第１継軸本体６８の内径ｄを縮小可能であり、第１継軸本体６８の内周をモータ軸３２の外周に摩擦締結する。第１継軸本体６８の第２継軸部材４０側には、第１、第２突起部６８Ａ、６８Ｂが形成されている。
【００２７】
前記第２継軸部材４０は、第１継軸部材３８とピニオン軸３４の他端３４Ｂとの間に、軸方向に移動可能且つ動力伝達可能に配置されている。これを実現するための具体的な形状或いは寸法設定は種々考えられるが、この実施形態では、以下のような構成を採用している。
【００２８】
即ち、第２継軸部材４０の第１継軸部材３８側には、前記第１継軸本体６８に形成されている第１、第２突起部６８Ａ、６８Ｂと係合する第１、第２凹部４０Ａ、４０Ｂが形成されている。この構成により、第２継軸部材４０と第１継軸部材３８は、動力伝達が可能で、且つ第１、第２凹部４０Ａ、４０Ｂ（第１、第２突起部６８Ａ、６８Ｂ）の形成されている直径方向Ｄ１に沿って相互に摺動可能（相対的に半径方向に微小移動可能）である。第２継軸部材４０のピニオン軸３４の他端３４Ｂには、第１、第２凹部４０Ａ、４０Ｂの形成された直径方向Ｄ１と直角の直径方向Ｄ２に第３、第４凹部４０Ｃ、４０Ｄが形成されている。
【００２９】
前記ピニオン軸３４は、前述したように、その一端３４Ａにハイポイドピニオン３６が形成されており（図２では図示略）、他端３４Ｂに第２継軸部材４０の前記第３、第４凹部４０Ｃ、４０Ｄと係合する第５、第６突起部３４Ｃ、３４Ｄが形成されている。この構成により、ピニオン軸３４と第２継軸部材４０は、動力伝達が可能で、且つ第１継軸部材３８と第２継軸部材４０との前記直径方向Ｄ１と直角の直径方向Ｄ２に沿って相互に摺動可能（相対的に半径方向に微小移動可能）である。
【００３０】
一方、第２継軸部材４０は、第１継軸部材３８との間に第１軸方向隙間Ｓ１、ピニオン軸３４の他端３４Ｂとの間に第２軸方向隙間Ｓ２が確保されるように組み込まれる。この第１、第２軸方向隙間Ｓ１、Ｓ２の大きさは、運転時には、ピニオン軸３４の軸方向位置に応じて変化する。但し、ピニオン軸３４が最もモータ３０側に移動したときでも、該第１、第２軸方向隙間Ｓ１、Ｓ２のうち少なくとも一方が必ず確保され、且つ、ピニオン軸３４が最も反モータ３０側に移動したときに、そのトータルの寸法（Ｓ１＋Ｓ２）が第１、第２ピニオン軸軸受４２、４４の遊びδ１、δ２のうち小さい方（この例ではδ１）より大きな寸法が確保されるように、各部の寸法（第２継軸部材４０の軸方向長さＬ１、第１、第２突起部６８Ａ、６８Ｂの軸方向の形成高さＨ１、第１、第２凹部４０Ａ、４０Ｂの軸方向の形成深さｄ１、第３、第４凹部４０Ｃ、４０Ｄの軸方向の形成深さｄ２、第５、第６突起部３４Ｃ、３４Ｄの軸方向の形成高さＨ２等）が設定される。
【００３１】
ピニオン軸３４は、たとえ第１、第２ピニオン軸軸受４２、４４の遊びδ１、δ２の大小がどのような関係にあったとしても、また、たとえ第１、第２ピニオン軸軸受４２、４４が、該遊びδ１、δ２に関してどのような軸方向位置の関係で組み込まれたとしても、最大でもこのうちの小さい方の長さ分（この例では遊びδ１）しか軸方向に動くことができない。そのため、この構成により、ピニオン軸３４にいかなる軸方向の動きがあっても、なお、第２継軸部材４０は、軸方向に動く余地が残されることになる。
【００３２】
次に、この継軸構造Ｃの作用を説明する。
【００３３】
モータ軸３０の回転は、該モータ軸３２と摩擦結合している第１継軸部材３８に伝達される。
【００３４】
第１継軸部材３８の回転は、その第１継軸本体６８に形成された第１、第２突起部６８Ａ、６８Ｂと、第２継軸部材４０に形成された第１、第２凹部４０Ａ、４０Ｂとの係合により、第２継軸部材４０に伝達される。第２継軸部材４０の回転は、該第２継軸部材４０に形成された第３、第４凹部４０Ｃ、４０Ｄとピニオン軸３４に形成された第５、第６突起部３４Ｃ、３４Ｄとの係合により、ピニオン軸３４に伝達される。
【００３５】
このとき、第１継軸部材３８と第２継軸部材４０は、第１、第２突起部６８Ａ、６８Ｂ（第１、第２凹部４０Ａ、４０Ｂ）の形成された直径方向Ｄ１に沿って互いに摺動できる。第２継軸部材４０とピニオン軸３４は、第３、第４凹部４０Ｃ、４０Ｄ（第５、第６突起部３４Ｃ、３４Ｄ）の形成された直径方向Ｄ２に沿って互いに摺動できる。この結果、ピニオン軸３４の半径方向のぶれが有効に吸収され、モータ軸３２には伝達されない。
【００３６】
一方、ピニオン軸３４が最もモータ３０側に移動したときでも、第１、第２軸方向隙間Ｓ１、Ｓ２のうち少なくとも一方が必ず確保されているため、なお、第２継軸部材４０は、軸方向に動くことができる。即ちピニオン軸３４のモータ３０側への軸方向の動きがモータ軸３２に伝達されることはない。また、ピニオン軸３４が最も反モータ３０側に移動したときに、第１軸方向隙間Ｓ１と第１軸方向隙間Ｓ２のトータルの寸法（Ｓ１＋Ｓ２）が第１、第２ピニオン軸軸受４２、４４の遊びδ１、δ２のうち小さい方（この例ではδ１）より大きく確保されるように設定されているため、ピニオン軸３４は、必ず第１ピニオン軸軸受４２または第２ピニオン軸軸受４４によって許容される最大限まで反モータ側に動くことが保障される。
【００３７】
この結果、ピニオン軸３４は、最大でも第１ピニオン軸軸受４２の遊びδ１より大きく軸方向に動くことはないから（∵δ１＜δ２）、ピニオン軸３４に掛かる（或いは発生する）スラスト負荷は、いずれの方向に発生した場合でも、必ず第１、第２ピニオン軸軸受４２、４４のいずれか（または双方）のみによって受け止められ、モータ軸３２側に伝わるのを完全に封じることができる。よって、第１、第２モータ軸軸受６０、６２にこのスラスト負荷が及ぶことはない。
【００３８】
この効果は、ピニオン軸３４とモータ軸３２との間に、例えば弾性部材を配置するような構成と異なり、衝撃的なスラスト負荷の吸収だけでなく、ハイポイドピニオン３６の噛合によって継続的に発生するスラスト負荷をも完全に遮断できる点で優れている。
【００３９】
以上の作用が得られる結果、例えば、エンコーダ５０は、振動に敏感で、モータ軸３２のぶれや軸方向の移動は誤検出や誤作動の原因となり易いが、本実施形態では、モータ軸３２を支持している第１、第２モータ軸軸受６０、６２の遊びを小さいままに維持しておくことができるため、モータ軸３２は常に円滑な回転ができ、エンコーダ５０の作動の信頼性を長期に亘って高く維持することができる。したがって、例えば、ピニオン軸３４に加工誤差に起因する偏心等があったとしても、その影響がモータ軸３２にまで及ばず、ピニオン軸３４の組みつけにも特別高度な熟練は要求されない。
【００４０】
ところで、本実施形態の場合、ピニオン軸３４の半径方向のぶれや軸方向の移動が、第２継軸部材４０の動きによって吸収される際に、第１継軸部材３８と第２継軸部材４０とを連結している第１、第２突起部６８Ａ、６８Ｂと第１、第２凹部４０Ａ、４０Ｂ、あるいは第２継軸部材４０とピニオン軸３４とを連結している第３、第４凹部４０Ｃ、４０Ｄと第５、第６突起部３４Ｃ、３４Ｄの各摺動面が経時と共に摩耗してくることが考えられる。しかし、本実施形態においては、第１継軸部材３８の素材はアルミニウム、ピニオン軸３４の素材は鉄系の機械構造用合金鋼であり、これに対し、第２継軸部材４０の素材は樹脂であって、第１継軸部材３８及びピニオン軸３４のいずれの素材よりも軟質の素材で形成されている。このため、必ず第２継軸部材４０（のみ）が摩耗するという現象を起こさせることができる。この結果、必ず第２継軸部材４０を交換することになり、交換部品としての在庫管理が低コスト且つ１種類のみで済み、また交換作業そのものも極めて簡単である。特に、第２継軸部材４０に自己潤滑性の樹脂が用いられているときには、当初の組みつけや交換に当たって潤滑剤の塗布等の問題も生じないので、作業を一層簡素化できる。
【００４１】
なお、上記実施形態においては、ピニオン軸にハイポイドピニオンが形成されている例が示されていたが、本発明においてピニオン軸に形成されるピニオンは、ハイポイドピニオンに限定されない。例えば、ハイポイドピニオンと同様に噛合時に継続的なスラスト負荷が発生するベベルピニオンやヘリカルピニオンが形成されている場合であっても、本発明の効果を顕著に得ることができる。また、噛合自体ではスラスト負荷が発生しないようなピニオンであっても、何らかの原因でピニオン軸にスラスト負荷が掛かる恐れがある場合にも、本発明は有効に機能する。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、モータ軸の回転によってピニオン軸を駆動する場合であって、特にピニオン軸にスラスト負荷が発生するような状況において特に効果的に利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
３０…モータ
３２…モータ軸
３４…ピニオン軸
３４Ａ…一端
３４Ｂ…他端
３６…ハイポイドピニオン
Ｃ…継軸構造
３８…第１継軸部材
４０…第２継軸部材
４２、４４…第１、第２ピニオン軸軸受
４６…継軸ケース
δ１、δ２…第１、第２ピニオン軸軸受の軸方向の遊び
Ｓ１、Ｓ２…第１、第２軸方向隙間
【図１】
2010159795.tif 000003
【図２】
2010159795.tif 000004
【図３】
2010159795.tif 000005