(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定軸に対して回転自在に支持されたローラ本体内にモータと減速機が内蔵され、モータの回転力が減速機によって減速されてローラ本体に伝達され、ローラ本体が固定軸に対して回転駆動するモータ内蔵ローラにおいて、前記減速機は、モータの回転力により回転駆動される円盤状の入力部材と、該入力部材に対して軸方向に対向配置されるとともに回転が阻止された入力側歯車と、該入力側歯車に対して軸方向に対向配置されるとともにローラ本体に連結された出力側歯車とを備え、入力側歯車と出力側歯車とは所定の歯数差を有し、入力部材と入力側歯車の間には径の異なる複数のボールが配置され、当該複数のボールは、入力部材及び入力側歯車の双方に対してころがり接触し、入力側歯車が前記複数のボールに当接することで入力側歯車が出力側歯車に対して傾斜してこれら歯車が周方向一部において噛み合っており、入力部材の回転に伴う複数のボールの周方向移動に応じて入力側歯車が揺動し、該入力側歯車と出力側歯車との噛み合い部分が周方向に移行することを特徴とする減速機付きモータ内蔵ローラ。
【請求項２】
請求項１に記載の減速機付きモータ内蔵ローラにおいて、モータ、入力部材、入力側歯車並びに出力側歯車が筒状ハウジング内に軸方向に直列的に配設されてギヤモータを構成しており、出力側歯車には、筒状ハウジングの軸方向端部から軸外方に突出する出力軸が連動連結され、該ギヤモータがローラ本体に内蔵され、前記出力軸がローラ本体に連動連結されていることを特徴とする減速機付きモータ内蔵ローラ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の減速機付きモータ内蔵ローラにおいて、複数のボールの相互の位置関係を保持するリテーナを備えることを特徴とする減速機付きモータ内蔵ローラ。
【請求項４】
駆動源の回転力により回転駆動される円盤状の入力部材と、該入力部材に対して軸方向に対向配置されるとともに回転が阻止された入力側歯車と、該入力側歯車に対して軸方向に対向配置された出力側歯車とを備え、入力側歯車と出力側歯車とは所定の歯数差を有し、入力部材と入力側歯車の間には径の異なる複数のボールが配置され、当該複数のボールは、入力部材及び入力側歯車の双方に対してころがり接触し、入力側歯車が前記複数のボールに当接することで入力側歯車が出力側歯車に対して傾斜してこれら歯車が周方向一部において噛み合っており、入力部材の回転に伴う複数のボールの周方向移動に応じて入力側歯車が揺動し、該入力側歯車と出力側歯車との噛み合い部分が周方向に移行することを特徴とする減速機。
【請求項５】
請求項４に記載の減速機において、複数のボールの相互の位置関係を保持するリテーナを備え、該リテーナは入力部材並びに入力側歯車に対して相対回転自在であることを特徴とする減速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減速機付きモータ内蔵ローラ、並びに、モータ内蔵ローラその他の駆動装置に用いることができる減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ギヤモータ（ギヤードモータユニット）をローラ本体内に内蔵してなるモータ内蔵ローラが、例えば特開平１１−７９３５８号公報に開示されている。この従来のモータ内蔵ローラに内蔵される減速機としては、太陽歯車並びに複数の遊星歯車を含む遊星歯車列が採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記遊星歯車列を内蔵するためには所定の径が必要となって小径化に限界があり、小径のモータ内蔵ローラを構成することが困難である。
【０００４】
小径のスペースに内蔵でき、かつ、高減速比を得ることができる減速機として、例えば特開平６−２４１２８６号公報や特開平７−２４８０４７号公報等に開示された斜板歯車式減速機が知られている。これら従来の斜板歯車式減速機では、入力軸に対して傾斜する支持面を有する傾斜円盤を入力軸に一体的に設け、入力側歯車（斜板歯車）を傾斜円盤の支持面に支持させ、傾斜円盤の回転にともなって入力側歯車が揺動するように構成している。
【０００５】
しかし、かかる従来の構成では、部品形状が複雑であるとともに、入力側歯車を支持する支持面が傾斜面であり、かかる傾斜面の加工精度が機能面に大きく影響するものとなっている。また、さらに大きな減速比が要求される場合には、複数段の減速機を設けることが必要となり、大きな内蔵スペースが必要となる。
【０００６】
そこで、本発明は、小径小型化を図りつつも大減速比が得られ、かつ、部品の加工容易で低コスト化を図り得る減速機、並びに、減速機を有するモータ内蔵ローラを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。
【０００８】
即ち、本発明は、固定軸に対して回転自在に支持されたローラ本体内にモータと減速機が内蔵され、モータの回転力が減速機によって減速されてローラ本体に伝達され、ローラ本体が固定軸に対して回転駆動するモータ内蔵ローラにおいて、前記減速機は、モータの回転力により回転駆動される円盤状の入力部材と、該入力部材に対して軸方向に対向配置されるとともに回転が阻止された入力側歯車と、該入力側歯車に対して軸方向に対向配置されるとともにローラ本体に連結された出力側歯車とを備え、入力側歯車と出力側歯車とは所定の歯数差を有し、入力部材と入力側歯車の間には径の異なる複数のボールが配置され、当該複数のボールは、入力部材及び入力側歯車の双方に対してころがり接触し、入力側歯車が前記複数のボールに当接することで入力側歯車が出力側歯車に対して傾斜してこれら歯車が周方向一部において噛み合っており、入力部材の回転に伴う複数のボールの周方向移動に応じて入力側歯車が揺動し、該入力側歯車と出力側歯車との噛み合い部分が周方向に移行することを特徴とするものである。
【０００９】
かかる本発明のモータ内蔵ローラによれば、いわゆる斜板歯車式減速機を採用して高減速比と小型化とを図りつつも、斜板歯車として機能する入力側歯車の揺動を大小のボールによって生じさせているため、入力部材の入力側歯車に対する対向面（斜板対向面）を軸方向に直交する平面とすることができ、この対向面に複数の大小のボールをころがり接触させればよいから、部品の製作・加工が容易となり、低コスト化を図ることができる。特に、複数のボールを入力部材に対してころがり接触させれば、入力部材の回転力を入力側歯車の揺動力に変換する際に１／２の減速比を得ることができ、小径スペースにおいても複数段の減速機を設けずとも大減速比を得ることが可能となる。
【００１０】
上記本発明の減速機付きモータ内蔵ローラにおいて、モータ、入力部材、入力側歯車並びに出力側歯車が筒状ハウジング内に軸方向に直列的に配設されてギヤモータを構成しており、出力側歯車には、筒状ハウジングの軸方向端部から軸外方に突出する出力軸が連動連結され、該ギヤモータがローラ本体に内蔵され、前記出力軸がローラ本体に連動連結されているものとすることができる。
【００１１】
かかる構成によれば、上記した新規な構造の揺動歯車式減速機を内蔵する所定のギヤモータの製造ラインを設け、該ラインで製造されたギヤモータを、所望の径のローラ本体に組み込むことによってモータ内蔵ローラを製造でき、複数の径のモータ内蔵ローラ間でギヤモータの共通化を図ることができるので、部品管理の容易化、コスト低減を図ることが可能となる。
【００１２】
さらに、上記本発明の減速機付きモータ内蔵ローラにおいては、さらに、複数のボールの相互の位置関係を保持するリテーナを備えることができ、これにより、複数のボールが入力部材に保持されていなくとも、複数のボールの相互の位置関係がずれてしまうことを防止できる。上記リテーナは入力部材並びに入力側歯車に対して相対回転自在とすることが可能である。即ち、リテーナは、入力部材やギヤモータのハウジング等に軸支させてもよく、リテーナの支持軸がなくとも良い。また、複数のボールを、入力部材及び入力側歯車の双方に対してころがり接触させれば、入力部材の回転速度に対する複数のボールの周方向の移動速度は半分となり、この部位で１／２の減速比が得られ、従来の斜板歯車式減速機に比して２倍程度の大きな減速比を得ることが可能となる。
【００１３】
また、本発明は、駆動源の回転力により回転駆動される円盤状の入力部材と、該入力部材に対して軸方向に対向配置されるとともに回転が阻止された入力側歯車と、該入力側歯車に対して軸方向に対向配置された出力側歯車とを備え、入力側歯車と出力側歯車とは所定の歯数差を有し、入力部材と入力側歯車の間には径の異なる複数のボールが配置され、当該複数のボールは、入力部材及び入力側歯車の双方に対してころがり接触し、入力側歯車が前記複数のボールに当接することで入力側歯車が出力側歯車に対して傾斜してこれら歯車が周方向一部において噛み合っており、入力部材の回転に伴う複数のボールの周方向移動に応じて入力側歯車が揺動し、該入力側歯車と出力側歯車との噛み合い部分が周方向に移行することを特徴とするものである。
【００１４】
上記本発明の減速機において、複数のボールの相互の位置関係を保持するリテーナを備え、該リテーナは入力部材並びに入力側歯車に対して相対回転自在であり、複数のボールを、入力部材及び入力側歯車の双方に対してころがり接触させることが可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図５は本発明の一実施形態に係るモータ内蔵ローラ１並びにその構成部品を示しており、該モータ内蔵ローラ１は、ローラ本体２内に、モータ３と減速機４とを筒状ハウジング５内に内蔵するギヤモータ６（ギヤードモータユニットとも称する）が内蔵されたものであり、ローラ本体２と筒状ハウジング５とによる二重筒構造となっている。
【００１７】
上記ローラ本体２は、図２に示すように、筒状の部材であり、両端部から固定軸７，８が突出している。固定軸７，８は、いずれもローラ本体２の内外を連通するものであり、それぞれ軸受け１０，１１を介してローラ本体２を固定軸７，８に対して相対回転自在に支持している。上記ギヤモータ６は、一方の固定軸７に固定されている。この固定構造は適宜のものとすることができるが、好ましくは、ハウジング５の端部をゴムや樹脂を素材とする緩衝部材を介して固定軸７に固定することで、ギヤモータ６内で生じる振動や騒音等が固定軸７に伝達されないようにするのが好ましい。
【００１８】
ギヤモータ６のハウジング５は、その外径がローラ本体２の内周面に接しない程度の大きさの筒状体である。このハウジング５は、ローラ本体２内に宙吊り状に内挿されるものであり、その内部には、図１に示すようにモータ３と減速機４とがユニット化されて内蔵されている。
【００１９】
モータ３は、適宜の構成のものを採用することができ、例えば、公知のモータ内蔵ローラと同様に固定子と回転子により主構成することができ、好ましくはブラシレスＤＣモータを採用できる。このモータ３は、ハウジング５の端部から軸方向に突出する出力軸１２を備えており、この出力軸１２はモータ３の回転子に連結され、モータ３の回転力が伝達される。
【００２０】
減速機４は、図１に示すように、円盤状の入力板１３と、該入力板１３に対して軸方向に対向配置されるとともに斜板歯車として機能する入力側歯車１４と、該入力側歯車１４に対して軸方向に対向配置された出力側歯車１５と、入力板１３と入力側歯車１４との間に介装された複数のボール１６ａ，１６ｂとを備えている。
【００２１】
入力板１３は円盤部１３ａとボス部１３ｂとを一体に備え、ボス部１３ｂが軸受け１７を介してハウジング５に対して回転自在に支持されているとともに、モータ３の出力軸１２がボス部１３ｂに連結固定されており、モータ３の回転力が、出力軸１２を介して入力板１３に伝達されるようになっている。この入力板１３の入力側歯車１４に対する対向面、即ち、円盤部１３ａの外表面は、出力軸１２の軸心に対して直交する平面状に形成されている。
【００２２】
なお、複数のボール１６ａ，１６ｂの当接部分に凹部や凸部を形成してもよい。即ち、図示例のようにボール１６ａ，１６ｂが入力板１３にころがり接触するような場合には、その軌道に沿って延びる凹溝を入力板１３の入力側歯車１４に対する対向面に形成することができ、また、ボール１６ａ，１６ｂを入力板１３に回転自在に保持させる場合には、この保持部に球面状の凹部を形成することができる。
【００２３】
入力側歯車１４（斜板歯車）は、入力板１３の円盤部１３ａとほぼ同径であり、ハウジング５内に軸方向への移動や軸心上の所定の位置を揺動中心とする揺動は許容されるが、回転は阻止された状態で収容されている。図示例では、図１並びに図５に示すように、ハウジング５の内周面の周方向所定部位に径内方向に突出する突起１８が設けられ、一方、入力側歯車１４の外周部には、突起１８に対応する位置に軸方向に延びるガイド溝１９が設けられており、このガイド溝１９に突起１８が係合している。図示例では、突起１８並びにガイド溝１９は、周方向４箇所にそれぞれ設けられている。なお、突起を入力側歯車１４に設け、ガイド溝をハウジング５側に設けることもできる。その他、適宜の構造によって、入力側歯車１４を揺動自在に保持することが可能である。
【００２４】
入力板１３と入力側歯車１４との間には、一つの大径ボール１６ａと、２つの小径ボール１６ｂとが配置されている。これら複数のボール１６ａ，１６ｂは、円盤状のリテーナ２０に回転自在に保持されており、各ボール同士の相互の位置関係が保持されている。各ボール１６ａ，１６ｂは、リテーナ２０の表面並びに裏面の双方から突出しており、ボール１６ａ，１６ｂは入力板１３並びに入力側歯車１４のそれぞれの対向面にころがり接触するが、リテーナ２０はそれらに接触しないようにしてある。また、リテーナ２０は、入力板１３に対しても、入力側歯車１４に対しても、ハウジング５に対しても、相対回転自在となされている。図示例では、リテーナ２０は、ボール１６ａ，１６ｂによって保持されるようになっているが、このリテーナ２０を回転自在に保持する支軸を入力板１３に設けてもよく、また、入力板１３とリテーナ２０との間に適宜の支持部材を設けることも可能である。
【００２５】
かかる構成により、入力側歯車１４は入力板１３の回転に伴って、傾斜方向が周方向に移行するように揺動する一方、突起１８とガイド溝１９との係合によって入力側歯車１４の回転は阻止される。また、リテーナ２０は、ボール１６ａ，１６ｂの周方向移動にともなってこれに同期して回転する。ボール１６ａ，１６ｂは、入力板１３及び入力側歯車１４の双方に対してころがり接触するので、入力板１３が１回転するとボール１６ａ，１６ｂは１／２回転分だけ周方向に転動し、この段階で１／２の減速比を得ることが可能となる。
【００２６】
なお、ボール１６ａ，１６ｂの材質は適宜のものとすることができ、例えば、金属、硬質樹脂、硬質ゴム等であってよい。また、ボール１６ａ，１６ｂは完全な球体に限らず、ころがり方向（即ち、円周方向）に正円であれば他方向の断面形状が扁平形状であってもよい。また、入力板１３及び／又は入力側歯車１４におけるボール１６ａ，１６ｂの接触面には、摩擦抵抗を大きくするための適宜の表面加工や表面処理を行うことができ、例えばゴムシートを貼り付けることが可能である。
【００２７】
出力側歯車１５は、入力側歯車１４とほぼ同径であって入力板１３と同心状に配置されるとともに、入力板１３とは反対側において入力側歯車１４に対して軸方向に対向配置されている。これら入力側歯車１４と出力側歯車１５の外周部には、互いに噛合する歯部１４ａ，１５ａがそれぞれ対向状に設けられている。この歯部１４ａ，１５ａの形状は、トロコイド曲線状などの適宜の形状とすることができる。また、図４に示すように、入力側歯車１４は、軸中心部に配置された揺動支持ボール２１を介して出力側歯車１５に揺動自在に支持されている。また、このボール２１が設けられていることにより、入力側歯車１４と出力側歯車１５とが全周にわたって噛合してしまうことが阻止されるとともに、入力側歯車１４の周方向一部が出力側歯車１５に噛合するとき、図に示すように、噛合部分の反対側では両歯車の歯部１４ａ，１５ａ同士が完全に離反するようになっている。
【００２８】
入力側歯車１４は、大小の複数のボール１６ａ，１６ｂに当接支持されることによって出力側歯車１５に対して傾斜してこれら歯車が周方向一部において噛み合っている。したがって、入力板１３がモータ３の回転力によって回転すると、上記したようにその半分の速度で複数のボール１６ａ，１６ｂが周方向に移動し、これに応じてボールに支持される入力側歯車１４が揺動して、該入力側歯車１４と出力側歯車１５との噛み合い部分が周方向に移行するようになっている。
【００２９】
上記入力側歯車１４と出力側歯車１５とは所定の歯数差を有している。歯数差は、１であってもよく、２以上であってもよい。また、入力側歯車１４の歯数が、出力側歯車１５の歯数よりも多くてもよく、少なくてもよい。かかる歯数差が設けられていることにより、入力側歯車１４が、出力側歯車１５との噛み合い部分を周方向に移行させつつ１周分揺動すると、入力側歯車１４の回転は阻止されているので、歯数差分だけ出力側歯車１５が回転する。モータ３の出力軸１２からみれば、該出力軸１２が２回転すると入力側歯車１４が１周期分揺動して、上記歯数差分だけ出力側歯車１５が回転することとなる。
【００３０】
両歯車１４，１５の周方向一部における噛合、並びに、ボール１６ａ，１６ｂの入力板１３及び入力側歯車１４に対するころがり接触を確実ならしめるようにするために、出力側歯車１５を入力側歯車１４並びに入力板１３側に向けて軸方向に付勢する付勢手段２２が設けられている。この付勢手段２２は、出力側歯車１５の背面側（入力側歯車１４とは反対側）に設けられた断面波形状のリング状のバネ板からなる。ハウジング５の端部には筒状のキャップ２３が装着されており、このキャップ２３と出力側歯車１５との間に上記付勢手段２２が配設されている。
【００３１】
上記出力側歯車１５には同心状に出力軸２４が、スプライン結合によって連動連結されている。この出力軸２４は、ハウジング５の端部のキャップ２３から軸方向外方に突出されており、軸受け２５を介してキャップ２３に回転自在に支持されている。
【００３２】
出力軸２４には、図２に示すように円筒体状の連結部材２６が固定されており、該連結部材２６は、固定ピン２７等の固定手段によってローラ本体２に固定され、而して、出力側歯車１５に連動してローラ本体２が回転駆動されるようになっている。
【００３３】
本実施形態に係る減速機４によれば、駆動源であるモータ３の回転力が入力側歯車１４の揺動力に変換される際に１／２に減速され、該入力側歯車１４の揺動力が出力側歯車１５の回転力に変換される際に、（両歯車の歯数差／入力側歯車の歯数）の減速比が得られるため、従来の斜板歯車式減速機構に比しても倍の減速比を得ることができ、かかる大減速比が簡単な構成で部品点数が少ないにもかかわらず得られるため、低コスト化を図り得るとともに、大減速比の小径のギヤードモータユニットを容易に構成可能である。
【００３４】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、各歯車１４，１５は、傘歯車によって構成することもできる。また、ボール１６ａ，１６ｂの数は適宜のものであってよく、大径ボールを２個とし、小径ボールを１個とすることも可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、大小のボールを介して入力部材に入力側歯車を支持することでこの入力側歯車を斜板歯車として機能させているので、入力部材に傾斜面加工をせずともよく、各構成部品の加工の容易化を図ることができる。さらに、大小のボールを入力部材に対してころがり接触させることにより、入力側歯車を揺動させる時点で１／２の減速比を得ることができ、小径小型化を図りつつも大減速比を容易に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る減速機を内蔵するギヤモータの要部拡大断面図である。
【図２】同ギヤモータを内蔵するモータ内蔵ローラの全体断面図である。
【図３】複数のボール並びにリテーナの簡略拡大斜視図である。
【図４】入力側歯車並びに出力側歯車の拡大断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線矢視図である。
【符号の説明】
１  モータ内蔵ローラ
２  ローラ本体
３  モータ
４  減速機
５  ギヤモータハウジング
６  ギヤモータ
７  固定軸
８  固定軸
１３  入力部材
１４  入力側歯車
１５  出力側歯車
１６ａ  大径ボール
１６ｂ  小径ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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