(57)【要約】【課題】ギヤードモータおよびトルクリミッタにおいて、製作が容易で、小型化が可能で、安価に製作でき、信頼性を向上できるようにする。【解決手段】出力軸４と軸孔部５ｂとの間に、ばね性を有する薄板上に突起部１１ａを有し、その頂部およびその裏面側の板面がそれぞれ出力軸４および軸孔部５ｂに当接可能となるように略Ｃ字状に湾曲されたスリップ板ばね１１を圧入し、出力軸４および軸孔部５ｂにそれぞれ径方向へ弾性押圧力が作用するようにする。そして、所定のスリップトルクを越える負荷トルクがかかったときに、出力軸４の外径または軸孔部５ｂの内径の周方向にその弾性押圧力による摩擦力以上の荷重が作用するようにする。【選択図】      図１
2004308706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギヤ減速機構を有する減速部とモータ部とを備えるギヤードモータであって、
所定トルク以上のトルク負荷を受けたときに、前記ギヤ減速機構に含まれる軸と該軸上に設けられたギヤとが周方向に相対的に滑るようにしたトルクリミッタを備えることを特徴とするギヤードモータ。
【請求項２】
前記トルクリミッタが、
前記軸に外接するとともに前記回転体の軸孔に内接して挿着され、前記軸と前記回転体とにそれぞれ径方向に弾性押圧力を付勢する弾性部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のギヤードモータ。
【請求項３】
前記弾性部材が、ばね性を有する薄板の表面上に突起部が形成されてなり、該突起部が、挿着時に前記軸の外周面または前記軸孔の内周面に当接可能とされたことを特徴とする請求項２に記載のギヤードモータ。
【請求項４】
軸に軸孔を通して取り付けられた回転体に所定トルク以上のトルク負荷を受けたときに、前記軸と前記回転体とが周方向に相対的に滑ることにより前記トルク負荷の伝達を制限するトルクリミッタであって、
前記軸に外接するとともに前記回転体の軸孔に内接して挿着されて前記軸と前記回転体とにそれぞれ径方向に弾性押圧力を付勢する弾性部材を備えるトルクリミッタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ギヤードモータおよびトルクリミッタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばギヤやタイミングベルトなどの伝達機構を用いた駆動伝達系において、駆動負荷が急激に大きくなったときに伝達系が損傷することがないようにトルクリミッタを設ける場合がある。
このようなトルクリミッタは、ギヤなどの回転部材のハブと回転軸とに、自然状態で軸径より小径のスプリングコイルを巻き付け、所定トルク以下では、スプリングコイルの弾性によりハブと回転軸とを緊縮して保持し、所定トルク以上のトルクが回転部材にかかるとスプリングコイルが拡径してハブと回転軸とがスプリングコイルに対してスリップすることにより、トルク伝達が阻止されるものが用いられていた。例えば、特許文献１には、ハブ／ギヤとハブアウトプットの外径部とにスプリングコイルを巻き付けたトルクリミッタが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
実開平２−６６７２８号公報（第４−７頁、図１−２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のスプリングコイルを用いたトルクリミッタには、以下のような問題があった。
このようなスプリングコイルは、所定トルク（スリップトルク）以上で拡径し、所定トルクより小さい範囲ではトルクを伝達するために回転軸と回転部材のハブとに所定値以上の摩擦力を発生させる必要があるから、例えば伝達トルクが大きな伝達系では初期状態で非常に大きな緊縮力が必要となっていた。その結果、スプリングコイルを回転部材のハブおよび回転軸に取り付けるためにスプリングコイルを拡径する際、大きな荷重が必要となるので組立性が悪く、生産性が劣るという問題があった。
また、正確なスリップトルクを得るためには、スプリングコイルのばらつきを低減する必要があるので、スプリングコイルの製作にも手間がかかり、高価な部品となってしまうという問題があった。
特に、高トルクが要求されることが多いギヤードモータでは、トルクリミッタに大型で高剛性のスプリングコイルが必要となり、大きな取付スペースが必要となったり、スリップトルクを安定させるために高精度な部品が必要となったりするという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、製作が容易で、小型化が可能なトルクリミッタを提供することを目的とする。また、そのようなトルクリミッタを用いて、トルクリミッタ機能を内蔵することにより、小型で安価に製作できる信頼性の高いギヤードモータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、ギヤ減速機構を有する減速部とモータ部とを備えるギヤードモータであって、所定トルク以上のトルク負荷を受けたときに、前記ギヤ減速機構に含まれる軸と該軸上に設けられたギヤとが周方向に相対的に滑るようにしたトルクリミッタを備える。
この発明によれば、ギヤ減速機構に含まれる軸とその軸上に設けられたギヤとが周方向に相対的に滑るトルクリミッタを有するので、減速部に簡素なトルクリミッタを内蔵した小型のギヤードモータとすることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のギヤードモータにおいて、前記トルクリミッタが、前記軸に外接するとともに前記回転体の軸孔に内接して挿着され、前記軸と前記回転体とにそれぞれ径方向に弾性押圧力を付勢する弾性部材を備える。
この発明によれば、軸と回転体の軸孔との間に挿着され、それぞれ径方向に弾性押圧力を付勢する弾性部材を備えるので、トルク負荷が発生したとき、所定トルクより小さい範囲では、軸外周と回転体の軸孔内周との間の摩擦力によりトルク負荷を伝達し、所定トルク以上では、摩擦力を上回る外力が弾性部材と軸または回転体の軸孔との間に作用してスリップする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のギヤードモータにおいて、前記弾性部材が、ばね性を有する薄板の表面上に突起部が形成されてなり、該突起部が、挿着時に前記軸の外周面または前記軸孔の内周面に当接可能とされた構成とする。
この発明によれば、突起部の高さ、形状、数などプレス加工で容易に製作できる形状と弾性部材の材質とを適宜選択することによって、挿着時の弾性押圧力を変更しすることができ、その結果、スリップを開始する所定トルクを安定させたり、調整しやすくしたりすることができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、軸に軸孔を通して取り付けられた回転体に所定トルク以上のトルク負荷を受けたときに、前記軸と前記回転体とが周方向に相対的に滑ることにより前記トルク負荷の伝達を制限するトルクリミッタであって、前記軸に外接するとともに前記回転体の軸孔に内接して挿着されて前記軸と前記回転体とにそれぞれ径方向に弾性押圧力を付勢する弾性部材を備える。
この発明によれば、弾性部材が、軸と回転体の軸孔との間に挿着されそれぞれ径方向に弾性押圧力を付勢するので、トルク負荷が発生したとき、所定トルクより小さい範囲では、軸外周と回転体の軸孔内周との間の摩擦力によりトルク負荷を伝達し、所定トルク以上では、摩擦力を上回る外力が弾性部材と軸または回転体の軸孔との間に作用してスリップする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るギヤードモータを説明するための斜視説明図である。図１（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ本発明の実施形態に係るトルクリミッタを説明するための斜視部分断面図および分解斜視図である。図２（ａ）は、本発明の実施形態に係るトルクリミッタに用いる弾性部材を説明するための断面説明図である。
【００１１】
本発明の実施形態に係るギヤードモータ１について説明する。
本実施形態のギヤードモータ１は、先端にギヤが形成されたモータ軸（不図示）を所定トルクで回転駆動するためのモータ部２と、モータ軸の回転を減速する減速部３とからなる。
減速部３は、支持板６、７の間に、シャフト孔６ａから突出されたモータ軸とかみ合う変速ギヤ列９と、変速ギヤ列９の最終段にかみ合うギヤ５と、ギヤ５（回転体）が取り付けられた出力軸４（軸）とを備える。出力軸４は、支持板６、７にそれぞれ設けられた軸受８ａ、８ｂにより回転可能に支持されている。
【００１２】
図１（ｂ）、（ｃ）に示したように、ギヤ５の中心部には、軸方向に適宜幅を有し、出力軸４の外径ｄ０よりやや大きい内径Ｄ０を有する軸孔部５ｂ（軸孔）を備えたボス部５ａが設けられている。そして、軸孔部５ｂと出力軸４との間の隙間に、スリップ板ばね１１（弾性部材）が挿着されている。軸孔部５ｂの内周面および出力軸４の外周面は、例えば焼き入れなどの硬化処理が施されることにより、耐摩耗性が付与されている。
【００１３】
スリップ板ばね１１は、ばね性を有する金属薄板、例えば、ばね用ステンレス鋼板やばね用りん青銅板などを短冊状に切断した板ばね部１１ｂに、板ばね部１１ｂの一方の表面から他方の表面側に所定高さｔだけ突出する突起部１１ａを複数設け、一方の表面を外側に向けて略Ｃ字状に湾曲させ、軸孔部５ｂに挿入可能とされ、側面に切れ目のを有する大略円筒状の部材である。
そして、スリップ板ばね１１を軸孔部５ｂに挿入すると、突起部１１ａの頂部が直径Ｄ１＝（Ｄ０−２ｔ）の円筒上に整列するようになっている。ただし、その状態でＤ１＜ｄ０とされ、出力軸４が圧入できる寸法になっている。
高さｔは、スリップ板ばね１１が突起部１１ａを介して径方向に、Δｔ＝（ｄ０−Ｄ１）／２だけ圧縮されてスリップ板ばね１１が変形したときに、所定の弾性押圧力が出力軸４および軸孔部５ｂに付勢されるようになっている。
突起部１１ａの形状は、スリップ板ばね１１の軸方向の幅内で軸方向に延ばされ、軸方向に直交する断面が円弧状の突起が採用できる（図１（ｃ）、図２（ａ）参照）。
このようなスリップ板ばね１１は、例えばプレス加工などの型加工により良好な寸法再現性をもって容易に製作することができる。
【００１４】
次に、本実施形態のギヤードモータ１の動作について説明する。ギヤードモータ一般の動作については周知なので、以下ではトルクリミッタ機能の動作について説明する。
スリップ板ばね１１が、出力軸４および軸孔部５ｂの径方向の隙間内に圧入して挿着されると、突起部１１ａが弾性変形し、その反力として出力軸４へ弾性押圧力が発生する。一方、板ばね部１１ｂの裏面側を介して同一の弾性押圧力が軸孔部５ｂに伝達される。
その結果、突起部１１ａと出力軸４ならびに板ばね部１１ｂの裏面と軸孔部５ｂとの間に周方向に摩擦力が発生し、外部からの負荷トルクが所定トルク（スリップトルク）の範囲内で、出力軸４の外径上または軸孔部５ｂの内径上で、摩擦力を越えないうちは、ギヤ５と出力軸４とが周方向に互いに固定されている。
一方、外部からの負荷トルクが大きくなってスリップトルク以上となると、出力軸４の外径上または軸孔部５ｂの内径上で摩擦力を越えるので、いずれかの面でスリップが生じ、負荷トルクの伝達が妨げられる。
すなわち、スリップ板ばね１１を挿着した軸孔部５ｂと出力軸４とは、トルクリミッタ部１０（トルクリミッタ）を構成している。
【００１５】
そこで、例えば、外部の伝達機構または減速部３内において、所定トルクによりギヤなどの破損が生じる恐れがある場合、スリップトルクをその所定トルクより小さくすることにより、ギヤなどの破損を防止することができる。
【００１６】
このように本実施形態では、スリップ板ばね１１を用いて出力軸４と軸孔部５ｂとの間に直接的にトルクリミッタ部１０を形成するので、トルクリミッタ機能を内蔵した簡素でコンパクトなギヤードモータとすることができるという利点がある。
そして、トルクリミッタ機能を有しない既存のギヤードモータがある場合、軸孔部５ｂを適宜の内径を有するように改造すれば、既存の減速部３とほとんど部品を共通にして、容易にトルクリミッタ部１０を設けることができるという利点がある。
しかもスリップ板ばね１１は、例えば、金属薄板をプレス加工することにより容易に製作することができ、圧入するだけで組み立てることができるので組立性にも優れ、安価なトルクリミッタおよびギヤードモータを製作することができるという利点がある。
また、スリップ板ばね１１は、突起部１１ａの圧縮変形により弾性押圧力を発生させるので、突起部１１ａ断面形状や、高さｔに応じて、スリップトルクが決まってくるが、比較的単純なプレス加工により製作することができるので、加工寸法の安定性に優れ、スリップトルクのばらつきが少ないトルクリミッタとすることができるという利点がある。
【００１７】
なお上記の説明では、トルクリミッタ部１０をギヤードモータ１の内部に設けた例で説明したが、変形例として、ギヤードモータ以外の装置に用いてもよい。
図３は、本発明の実施形態に係るトルクリミッタを軸に支持されたギヤに適用した変形例を説明する斜視分解図である。
本実施形態のトルクリミッタ部１０は、ギヤ１３（回転体）の軸孔１３ａと軸２１の間に、スリップ板ばね１１を挿着して構成されている。軸孔１３ａの内径はＤ０であり、軸２１の外径はｄ０である。
スリップ板ばね１１は、軸孔１３ａに挿着された状態で軸方向に移動しないように、押えワッシャ１４、１４により側方から押さえられている。また、止め輪１２、１２は、ギヤ１３が回転したとき、軸方向に移動しないように位置を規制するための部材である。
軸２１は、図示しない奥側で他のギヤなどにより回転駆動される回転軸であってもよいし、支持板などに固定された固定軸でもよい。
【００１８】
本変形例のトルクリミッタ部１０は、軸２１が、外径ｄ０を有し、軸孔１３ａが内径Ｄ０を有するから、上記に説明したのと全く同様に所定のスリップトルクを有するトルクリミッタとなっている。
すなわち、軸２１が回転軸の時は、負荷トルクが大きくなるとギヤ１３と軸２１とがスリップして負荷トルクの伝達が妨げられる。したがって、負荷トルクが増大してギヤなどが損傷されることを防止できる。
また、軸２１が固定軸の時は、負荷トルクが所定トルク以上となるまで、ギヤ１３が軸２１に対して回転しない回転ロック機構を構成するが、スリップトルク以上の負荷トルクが加わると回転ロックが解除され、ギヤなどの破損を防止することができる。
【００１９】
なお、上記の説明では、回転体がギヤである例で説明したが、トルクを伝達する伝達機構に係る回転体であれば、ギヤとは限らず、例えばタインミングプーリ、その他のベルトプーリ、ローラなどであってもよい。さらに、本発明に係る回転体は、トルクを他の部材に伝達する回転体に限ることもなく、例えば最終段で回転駆動される回転体であってもよい。
【００２０】
また、上記の説明では、ギヤードモータの出力軸にトルクリミッタを設けた例で説明したが、本発明に係るトルクリミッタは、高負荷がかかって破損しやすいギヤへのトルク伝達を防止できればよく、取り付ける位置を出力軸に限定するものではない。
【００２１】
また、上記の説明では、本発明に係る弾性部材の例として突起部が軸側に向けられた板ばねの例で説明したが、例えば、図２（ｂ）に示したように、板ばね部１５ｂの湾曲の外側に突起部１５ａ…を設けて、突起部１５ａ…が軸孔側に向けられた構成でもよい。
また、上記の説明では、突起部が円弧状断面を有する例で説明したが、軸または軸孔と当接したときに弾性変形しやすく、適宜の摩擦力が得られる形状であれば、図２（ｃ）に示したように、三角形状断面などの他の断面形状でもよい。
また、上記の説明では、弾性部材の突起部として、軸方向に延ばされた突起部を設ける例で説明したが、弾性変形しやすく、適宜の摩擦力が得られる形状であれば、径方向に延ばされた突起部であってもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上に述べたように、請求項１に記載の発明では、ギヤなどの損傷を防止して信頼性を向上するトルクリミッタを減速部に内蔵するにも関わらず、小型のギヤードモータとすることができるという効果を奏する。
【００２３】
請求項２に記載の発明では、軸と回転体の軸孔との間に挿着され、それぞれ径方向に弾性押圧力を付勢する弾性部材を備えることにより、トルクリミッタを構成することができるから、軸方向にコンパクトな構成のトルクリミッタを備えた小型のギヤードモータとすることができるという効果を奏する。
【００２４】
請求項３に記載の発明では、プレス加工で製作が容易な形状と弾性部材の材質とを適宜選択することによって、挿着時の弾性押圧力を変更し、スリップを開始する所定トルクを調整することができるから、高精度に調整されたトルクリミッタを有する安価なギヤードモータとすることができるという効果を奏する。
【００２５】
請求項４に記載の発明では、軸と回転体の軸孔との間に挿着され、それぞれ径方向に弾性押圧力を付勢する弾性部材を備えることにより、汎用性に富んだ小型のトルクリミッタを構成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るギヤードモータを説明するための斜視説明図、ならびに本発明の実施形態に係るトルクリミッタを説明するための斜視部分断面図および分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態およびその変形例に係るトルクリミッタに用いる弾性部材を説明するための断面説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係るトルクリミッタを軸に支持されたギヤに適用した変形例を説明する斜視分解図である。
【符号の説明】
１  ギヤードモータ
３  減速部
４  出力軸（軸）
５  ギヤ（回転体）
５ｂ  軸孔部（軸孔）
１０  トルクリミッタ部（トルクリミッタ）
１１、１５、１６  スリップ板ばね（弾性部材）
１１ａ、１５ａ、１６ａ  突起部
１１ｂ  板ばね部
１３ａ  軸孔
２１  軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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