(57)【要約】【課題】ピニオン付のモータとハイポイドピニオンを有するハイポイド歯車箱とを何時でも自由に連結・分離することを可能とし、無駄がなくコンパクトで、且つ設計の自由度、あるいは設計変更の自由度を高く確保し得るハイポイドギヤドモータを得る。【解決手段】ハイポイドピニオン２４のモータＭ１側の端面２４Ａにモータ軸２０の先端と係合可能な凹部（係合部）２４Ｈを形成し、該凹部２４Ｈにおいて該ハイポイドピニオン２４と前記モータ軸２０のヘリカルピニオン２２とをクランプリング５０による摩擦締結によって連結する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ軸にモータピニオンが形成されているモータと、ハイポイドピニオンを有するハイポイド歯車箱と、を備え、
前記ハイポイドピニオンのモータ側の端面に、前記モータピニオンの外周部と係合可能な係合部を形成し、該係合部において当該ハイポイドピニオンと前記モータピニオンとを摩擦締結によって連結した
ことを特徴とするハイポイドギヤドモータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記ハイポイドピニオンのモータ側の端面に前記係合部としての凹部を形成し、該凹部内に前記モータピニオンを挿入すると共に、該凹部の半径方向外側から前記モータピニオンの前記外周部をクランプすることによって、該ハイポイドピニオンとモータピニオンとを摩擦締結する
ことを特徴とするハイポイドギヤドモータ。
【請求項３】
請求項１において、
前記ハイポイドピニオンのモータ側の端面に、その外周に沿って前記係合部としての複数の突起部を軸方向に形成し、該複数の突起部の中央に前記モータピニオンを挿入・配置すると共に、該複数の突起部をそれぞれの半径方向外側からクランプすることによって、該ハイポイドピニオンとモータピニオンとを摩擦締結する
ことを特徴とするハイポイドギヤドモータ。
【請求項４】
モータのモータ軸に形成されたモータピニオンと、歯車箱中に収められたハイポイドピニオンとを連結するための、モータピニオンとハイポイドピニオンとの連結構造において、
前記ハイポイドピニオンのモータ側の端面に前記モータピニオンの外周部と係合可能な係合部を形成し、該係合部においてモータピニオンの前記外周部をクランプすることにより、該ハイポイドピニオンとモータピニオンとを摩擦締結によって連結する
ことを特徴とするモータピニオンとハイポイドピニオンとの連結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイポイドギヤドモータ、特にモータ軸に形成されたモータピニオンとハイポイドピニオンとの連結構造に特長を有するハイポイドギヤドモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイポイドピニオン及びハイポイドギヤからなるハイポイドギヤセットは、回転軸の方向を直角に変えることができるため、いわゆる直交変換機構として駆動装置の中に組み込まれている。
【０００３】
ハイポイドギヤセットによる直交変換機構は、装置のコンパクト化が可能であり、同様の機能を有するウォームギヤセットに比べて効率が高く、また、ベベルギヤセットに比べて低騒音、低振動の運転が可能であり、且つ一段で高い減速比を確保できる。そのため特定の分野において強いニーズが存在する。
【０００４】
一方、各工場等においては、近年の少量多品種生産に対応するため、必要な機械を必要なときにのみ運転するという要請に応えるべく、個々の機械を独立してその場で駆動可能な構成が求められるようになってきている。そのため、減速機構を収容した歯車箱とモータとを一体的に組付け、単独で最適なトルク及び回転速度に調整された出力が得られるようにしたいわいる「ギヤドモータ」のニーズがますます増大している。
【０００５】
ギヤドモータとして用いられる歯車箱には、コストの関係上、数量ベースでは、平行軸歯車機構、あるいはベベル歯車機構が圧倒的に多い。そのため、この現象に対応して、モータ軸にスパーピニオン（平歯車）、或いはヘリカルピニオン（斜歯歯車）を予め形成し、該モータ軸に減速機の初段（入力軸）の機能を兼用させるようにしたピニオン付モータも数多く出荷されている。
【０００６】
ところで、前述したように、近年の工場においては、少量多品種の製造を実現するために、工場内の機械設備や搬送設備を組み換えたり、より適切なトルクや搬送速度に変更したりする「改変」が頻繁に行われるようになってきている。このため、例えばこれまで平行軸歯車機構を使用していた機械において、その出力軸の回転方向を直角方向に変換したいというような要請が発生することも少なくない。
【０００７】
出力軸の回転方向を直角の方向に変換できるギヤドモータとしては、例えば特許文献１に開示されているようなハイポイドギヤドモータが存在するため、このような場合にはこうしたハイポイドギヤドモータに交換するという手法が採られる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−７４１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、「ギヤドモータ」は、例えば搬送システム全体から見れば、その一部品でしかない。そのため、この部分を交換することによって、装置全体の仕様を変更することができるというのが、その大きな利点の一つと考えられてていた。この意味で、ギヤドモータは、あくまで、システムの中では「最小単位の部品」という位置付けがなされていたと言って良い。
【００１０】
ギヤドモータは、大きく平行軸系列と直交軸系列とに区分されるが、このような背景から、従来は、製造面でも販売面でも、各系列は、ほぼ完全に分離されていたというのが実情である。例えば、モータ軸の先端に平行軸系のスパーピニオンやヘリカルピニオンが形成されているモータは、常に平行軸系の歯車箱と組み合わされて使用されており、これを直交用のモータとして使うという発想はなかった。
【００１１】
本発明は、このような背景の下で、潜在的に存在していた課題に着目し、その上で新規な着想によってこの課題を解決したものであって、本来、平行軸用の歯車箱と組み合わせて使用されるべきピニオン付モータを、ハイポイドギヤセットを有するギヤドモータのモータとして使用することを可能とし、併せて、後述するように、例えば既存の設備において、配置転換等の際に既に使用中のモータを極力（廃棄するすることなく）利用することをも可能とするハイポイドギヤドモータを提供することをその課題としている。
【００１２】
また、併せてモータピニオンとハイポイドピニオンとの合理的な連結構造を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、モータ軸にモータピニオンが形成されているモータと、ハイポイドピニオンを有するハイポイド歯車箱と、を備え、前記ハイポイドピニオンのモータ側の端面に、前記モータピニオンの外周部と係合可能な係合部を形成し、該係合部において当該ハイポイドピニオンと前記モータピニオンとを摩擦締結によって連結したことにより、上記課題を解決した。
【００１４】
本発明においては、モータ軸の先端にピニオンが形成されており、従来ハイポイドギヤドモータのモータとして使用することなど全く考えられていなかった「ピニオン付きモータ」をハイポイドギヤドモータのモータとして使用することを可能とする。この結果、メーカーにおいて多量に在庫として有するピニオン付きモータ、あるいは各工場等において現に稼働しているピニオン付きモータをより有効に活用する途が開ける（後述）。
【００１５】
本発明は、これを実現するための具体的な構成として、歯車箱側のハイポイドピニオンのモータ側の端面に、モータ軸に形成されているモータピニオンの外周部と係合可能な係合部を形成し、この係合部において、モータ側のモータピニオンと歯車箱側のハイポイドピニオンとを直接的に且つ摩擦締結によって連結している。
【００１６】
摩擦締結による連結であるため、両部材は完全に密着・固定された状態で連結される。この結果、ハイポイドピニオンの性質上、不可避的に発生するアキシャル荷重の大きさが変化したりその掛かる方向が反転したりしても、この締結部において衝撃音が発生したりする恐れもない。そのため、基本的に組立・製造に当たって接着工程を追加する必要がなく、再分離も可能である。この点についても後に詳述する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、既存の工場等に多く使用されている（或いはギヤドモータの市場に多く存在する）ピニオン付モータをハイポイドギヤドモータのモータとしてそのまま利用することができ、且つ何時でも自由に分離することもできるため、無駄を防止し、コンパクトで、且つ設計の自由度、あるいは設計変更の自由度を高く確保したハイポイドギヤドモータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態の例を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態の例に係るハイポイドギヤドモータの正断面図、図２は減速機の端面をモータ側から見た側面図（図１の矢視II−II線視図）、図３は摩擦締結部付近の拡大断面図である。
【００２０】
このハイポイドギヤドモータＨＧＭ１は、モータＭ１とハイポイド減速機ＨＧ１とを一体的に連結したものである。モータＭ１は、そのモータ軸２０の先端にヘリカルピニオン（モータピニオン）２２が一体的に形成されたものである。即ち、この実施形態は、ハイポイドギヤ（２５）と噛合しないピニオンを有するモータＭ１に本発明を適用して新たなハイポイドギヤドモータＨＧＭ１を形成した例に相当している。
【００２１】
ハイポイド減速機ＨＧ１は、このモータ軸２０のヘリカルピニオン２２と連結されるハイポイドピニオン２４と、該ハイポイドピニオン２４と噛合するハイポイドギヤ２５を備える。ハイポイドピニオン２４及びハイポイドギヤ２５によってハイポイド減速機構２６が構成される。ハイポイド減速機構２６の後段には、第１、第２平行軸歯車減速機構２８、２９が配置され、ハイポイドギヤ２５の回転が更に減速された上で出力軸３０から取り出される構成とされている。
【００２２】
ハイポイド減速機ＨＧ１のケーシング（歯車箱）３２のモータＭ１側には、二重構造の円筒部３２Ａ、３２Ｂが軸方向に延在して形成されている。このうち内側の円筒部３２Ｂの更に内側に軸受３４、３４が配置されており、該軸受３４、３４が前記ハイポイドピニオン２４を回転自在に支持している。符号３６、３７は該軸受３４、３４及びハイポイドピニオン２４の軸方向の移動規制を行うための止め輪である。また、ハイポイドピニオン２４には軸受３４、３４間の軸方向の位置を規制するために、リング状の突起２４Ｔが形成されている。
【００２３】
図３、図４に拡大して示すように、ハイポイドピニオン２４は、そのモータＭ１側の端面２４Ａに、モータ軸２０のヘリカルピニオン２２が挿入される凹部（係合部）２４Ｈを備える。
【００２４】
ハイポイドピニオン２４にはその軸方向に沿って、該凹部２４Ｈの外周側から内周側に至るスリット２４Ｓが形成されており、このスリット２４Ｓの隙間が変化することによってハイポイドピニオン２４の凹部２４Ｈの内径Ｄｏが変化し得る構成とされている。なお、スリット２４Ｓの先端２４Ｓ１には、応力集中防止のために円加工が施されている。
【００２５】
ハイポイドピニオン２４の凹部２４Ｈの外周には、円周方向にリング状に段差部４４が形成されている。この段差部４４は、その底部がハイポイドピニオン２４の外径ｄ１より小径の外径ｄ２に加工された平滑部４４Ａ、該平滑部４４Ａから僅かに切り込まれた境界部４４Ｂ、及び該境界部４４Ｂから立ち上がり平滑部４４Ａの外径ｄ２より僅かに大径の外径ｄ３に加工された終端部４４Ｃとで構成されている。即ち、ｄ２＜ｄ３＜ｄ１である。この段差部４４に跨るようにして、摩擦締結部材の本体を構成するクランプリング５０が配置される。ただし、クランプリング５０の前記終端部４４Ｃに対応する部分５０Ｅには段差が形成されており、該終端部４４Ｃとは接触していない。これにより、クランプリング５０とハイポイドピニオン２４とが平滑部４４Ａを基準として接触することが可能となる。なお、境界部４４Ｂは必ずしも切り込まれた形状でなくてもよいが、外径ｄ３が外径ｄ２よりも僅かに大径となるような加工を現実に行うのは困難であるため、これを緩和するためには、切り込まれた形状としておいた方が好ましい。
【００２６】
クランプリング５０は、図２に示されるように、円周方向に狭縮可能なスリット５０Ａを備え、全体がアルファベットの「Ｃ」の形をしている。また、その外周５０Ｂの一部にボルト（図示略）をねじ込むための切欠部５０Ｃを備え、ねじ込んだボルトによって該スリット５０Ａを締付け可能である。このスリット５０Ａの締め付けにより、ヘリカルピニオン２２の外周部２２Ａが、ハイポイドピニオン２４の凹部２４Ｈの半径方向外側からクランプされる状態が形成される。なお、ケーシング３２には、このボルトのねじ込みを可能にするための断面楕円形の長孔３２Ａが貫通形成されている。
【００２７】
クランプリング５０のフリー時（ボルトによって締め込まれていない状態のとき）の内径Ｄ１は、ハイポイドピニオン２４の外径ｄ１より小径とされており（Ｄ１＜ｄ１）、更に、段差部４４の終端部４４Ｃの外径ｄ３よりも小径に設定されている（Ｄ１＜ｄ３）。
【００２８】
次に、この実施形態に係るハイポイドギヤドモータＨＧＭ１の作用を説明する。
【００２９】
ハイポイドピニオン２４をモータＭ１のモータ軸２０のヘリカルピニオン２２と連結するときは、まず当該ヘリカルピニオン２２をハイポイドピニオン２４の凹部２４Ｈ内に挿入する。この時、クランプリング５０は、当初より段差部４４に係合させておくことが好ましい。
【００３０】
クランプリング５０のフリー時（ボルトによって締め込まれていない状態）の内径Ｄ１は、ハイポイドピニオン２４の外径ｄ１より小径とされているため、クランプリング５０のこの段差部４４での位置決めが容易である。また、内径Ｄ１＜外径ｄ３であるため、予めハイポイドピニオンに適したクランプリング５０を用意しておいて、ハイポイド減速機ＨＧ１側に取付けておくことができるため、据付先（工場等）でのクランプリング５０の取り付け作業を省略することができるだけでなく、常に最適のクランプリング５０を装着することが可能となる。また、このＤ１＜Ｄ３の関係があることから、このように予めクランプリング５０を装着していたとしても、輸送の途中等において該クランプリング５０が段差部４４から外れることも防止できる。
【００３１】
なお、クランプリング５０の内径Ｄ１は、段差部４４の終端部４４Ｃの外径ｄ３よりも更に小径に設定されているため、クランプリング５０の段差部４４への設置は、該クランプリング５０を若干広げた状態で行うことになる。
【００３２】
クランプリング５０の図示せぬボルトを締めつけることにより、該クランプリング５０のスリット５０Ａの隙間が狭縮すると、ヘリカルピニオン２２の外周部２２Ａがハイポイドピニオン２４の凹部２４Ｈの半径方向外側からクランプされ、両者２２、２４が摩擦締結される。
【００３３】
この種のハイポイドギヤドモータＨＧＭ１が使用される用途においては、モータ軸２０の回転の加速、減速、停止が頻繁に繰り返されることが多いが、本実施形態に係る連結構造においては、モータ軸２０とハイポイドピニオン２４は、軸方向においても、また回転方向においても完全に一体化されている。そのため、ヘリカルピニオン２２はその機能を完全に封じられており、一般的な継ぎ手等に存在する不具合（例えば逆転時のがた打ち音の発生、バックラッシの発生等）が生じる心配は全くなく、また接触部にフレッチングが発生する恐れもない。更には、一度組み付けた後の再分離も容易である。
【００３４】
なお、本発明は、その性質上、モータピニオンの形状には特に拘束されない。例えば、モータピニオンが、スパーピニオンでも、ヘリカルピニオンでも、ウォームピニオンでも問題なく適用できる。更には、ベベルピニオンでも、係合部の形状や摩擦締結部の構造の工夫次第で対応可能である。ベベルピニオンの形成されたモータに本発明を適用する場合としては、これまでより低騒音、或いは低振動の運転が要求されるようになったときに、直交変換機構をベベルギヤセットからハイポイドギヤセットにグレードアップする場合等が考えられる。このような場合でも、既存のベベルピニオン付モータをそのまま継続して使用できる。
【００３５】
更には、本発明は、モータピニオンがハイポイドピニオンであるときも、有効に適応できるときがある。例えば、これまでモータ軸にハイポイドピニオンが形成された専用のハイポイドギヤドモータを使用してきたが、事情によりその減速比を変更したい、という要請が発生したときに、本発明を適用することにより、既存の（ハイポイドピニオン付の）モータをそのまま継続して使用しながら、所望の減速比を備えたハイポイドギヤドモータを得ることができるようになる。
【００３６】
モータ軸側に形成されたピニオンの形状が基本的に問われないのは、本発明がモータピニオンとハイポイドピニオンとを「摩擦締結」によって連結しているが故に得られる利点でもある。
【００３７】
また、上記実施形態においては、ハイポイドピニオン２４のモータＭ１側の端面に形成するべき係合部として凹部２４Ｈを形成し、この凹部２４Ｈにモータ軸２０の先端を挿入する構成を採用していたが、本発明においては、当該係合部の構成、或いは該係合部での摩擦締結の構成もこれに限定されるものではない。例えば、図５に示されるように、ハイポイドピニオン７０のモータ（図示略）側の端面に、その外周に沿って前記係合部としての複数の突起部７２を軸方向に形成し、該複数の突起部７２の中央にモータ軸７４の先端を挿入・配置するような構成としてもよい。この場合、該複数の突起部７２をそれぞれの半径方向外側からクランプすることによって、ハイポイドピニオン７０とモータ軸７４の先端とを摩擦締結することになる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、さまざまな場面において適用することができる。
【００３９】
第１に、既に述べてきたように、例えば平行軸歯車機構を使用していた既存のシステムにおいて、その出力軸の回転方向を直角方向に変更したいというような要請が発生した場合に、たとえ当該モータのモータ軸にスパーピニオンやヘリカルピニオン等が形成されていたとしても、当該ピニオン付きモータをそのまま使用することができる。
【００４０】
システムの出力軸の回転方向を直角に変更したい場合であっても、モータ自体に関しては、特に交換する必要はない。それにも拘わらず、従来は、それまで使用してきたピニオン付きモータを含めて全く新しいハイポイドギヤドモータに変更してきた。これは、新たな大きな投資を必要とする上に、それまで使用してきたピニオン付モータごとの処分が問題となる。使用可能なピニオン付モータを廃棄するのは資源の無駄になり、将来のために保有するのは大きな在庫負担を伴う。
【００４１】
一方、既存のピニオン付モータ部分を活かそうとして、モータ軸に形成されているピニオンと噛合するギヤによって一度モータの回転を受けた後に、本来のハイポイドピニオンにその動力を伝達する構成を採用した場合には、中間段が介在される分、コストが高くなるだけでなく、スペース効率も悪化する。
【００４２】
この点で、本発明は、既存のピニオン付きモータをそのまま使用し続けることができるものであり、この第１の適用場面で得られるメリットは大きい。
【００４３】
本発明の第２の適用場面としては、ピニオン付モータの「転用」が考えられる。例えば、ギヤドモータのメーカー、或いは大きな工場などでは、通常の（平行軸系の）ピニオン付モータの新品在庫を多量に有していることが多い。このような状況において本発明を適用すると、ハイポイド歯車箱のみの調達でハイポイドギヤドモータを実現することができる。この結果、全く新たにハイポイドギヤドモータを調達する場合に比べ、納期やコストを大きく低減できる場合がある。
【００４４】
尤も本発明の産業上の利用可能性は、これらの適用場面のみに限定されるものではなく、より広く（そのままでは利用不能の）ピニオン付モータをハイポイドギヤドモータのモータとして利用するあらゆる場面で有効に活用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態の例に係るハイポイドギヤドモータの正断面図
【図２】そのハイポイド減速機のケーシング（歯車箱）の矢視II−II線に沿う側面図
【図３】同クランプリング付近の拡大図
【図４】図３の要部拡大図
【図５】本発明の他の実施形態に係るハイポイドピニオンの端部付近の部分分解斜視図
【図６】従来のハイポイドギヤドモータの構成例を示す断面図
【符号の説明】
【００４６】
ＨＧＭ１…ハイポイドギヤドモータ
ＨＧ１…ハイポイド減速機構
Ｍ１…モータ
２０…モータ軸
２２…ヘリカルピニオン（モータピニオン）
２４…ハイポイドピニオン
２４Ａ…端面
２４Ｈ…凹部（係合部）
２４Ｓ…スリット
２５…ハイポイドギヤ
２６…ハイポイド減速機構
２８、２９…第１、第２平行軸歯車減速機構
３０…出力軸
３２…ケーシング（歯車箱）
３４…軸受
３６、３７…止め輪
４４…段差部
５０…クランプリング（摩擦締結部材）
５０Ａ…スリット
【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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【図６】
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