(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイポイドピニオンが形成された入力軸、該入力軸と噛合するハイポイドギヤ、及び、該ハイポイドギヤが組付けられる出力軸を有するハイポイドギヤセットと、該ハイポイドギヤセットを収容する歯車箱と、を備え、該歯車箱中に、減速機構として前記ハイポイドギヤセットのみを収容する１段型のハイポイド減速機のシリーズであって、
異なる減速比の前記ハイポイドギヤセットから選択した１つを、全ハイポイド減速機において共通とした前記歯車箱に組み込み可能とすると共に、
該共通の歯車箱の前記出力軸の軸方向の長さを、前記異なる減速比の中で最小の減速比のハイポイドギヤセットに対応させて最適設計した
ことを特徴とするハイポイド減速機のシリーズ。
【請求項２】
請求項１に記載のハイポイド減速機に動力を入力するモータを一体に組み付けたハイポイドギヤドモータのシリーズであって、
異なる減速比の前記ハイポイド減速機から選択した１つと、異なる容量のモータから選択した１つとを、ハイポイド減速機の減速比とモータ容量の積が各ハイポイドギヤドモータ相互間で所定の範囲に収まるように組み合わせ可能とした
ことを特徴とするハイポイドギヤドモータのシリーズ。
【請求項３】
請求項２に記載のハイポイドギヤドモータのシリーズであって、
前記ハイポイド減速機の減速比とモータ容量の積が各ハイポイドギヤドモータ相互間で等しくなるように組み合わせ可能とした
ことを特徴とするハイポイドギヤドモータのシリーズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物流システムのコンベヤ等の駆動系に使用されるハイポイド減速機のシリーズ、及び、これにモータを組み合わせたハイポイドギヤドモータのシリーズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイポイドギヤセットを用いた減速機は、特に高効率化、低騒音化、或いは被駆動軸の軸方向の短縮化等を実現したい分野において用いられている。
【０００３】
ハイポイドギヤセットを用いた減速機として、特許第２６２８９８３号等に開示されたものが広く知られている。これは、ユーザから要求される可能性のある減速比１／５〜１／２４０までを３段型の共通の（同一寸法の）歯車箱で対応可能とすることにより、コストの増大に直結する歯車箱の在庫を減らし、ハイポイド減速機の製造体系全体としてのコストの低減を図ろうとしたものである。
【０００４】
しかしながら、近年、主たる用途であるコンベヤ等の搬送物流機器の分野での処理が高速化したことなどから、特に、１／５〜１／２０程度の低減速比が多く要求されるようになってきた。
【０００５】
この範囲の減速比は、１段のハイポイドギヤセットで充分達成できる減速比であるが、３段型の歯車箱を使用するために、必要以上に部品点数が増え、むしろコスト面、大きさの面で不利となる状況が目立つようになってきた。
【０００６】
そこで、このような事情を背景にして、例えば、特開２００１−１２４１５５号公報、或いは特開２００１−１６５２４６号公報等において、１段型のハイポイド減速機が提案されている。
【０００７】
これらのハイポイド減速機は、１段型であることの利点を最大限利用するべく、小型化及び軽量化を念頭に置いた設計とされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発明者らは、より周到な考察を行った結果、このように１段型のハイポイド減速機を、ただ単に小型化及び軽量化を念頭に置いて別途用意するだけでは、ハイポイド減速機を製造・提供するメーカーサイドとして、コスト低減の面で、或いは納期短縮の面で、必ずしも最良の体系とはならないという知見を得た。
【０００９】
本発明は、このような事情を総合的に考慮して為されたものであって、より合理的で無駄のないハイポイド減速機のシリーズ、及び、（モータ付きの）ハイポイドギヤドモータのシリーズを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハイポイドピニオンが形成された入力軸、該入力軸と噛合するハイポイドギヤ、及び、該ハイポイドギヤが組付けられる出力軸を有するハイポイドギヤセットと、該ハイポイドギヤセットを収容する歯車箱と、を備え、該歯車箱中に、減速機構として前記ハイポイドギヤセットのみを収容する１段型のハイポイド減速機のシリーズであって、異なる減速比の前記ハイポイドギヤセットから選択した１つを、全ハイポイド減速機において共通とした前記歯車箱に組み込み可能とすると共に、該共通の歯車箱の前記出力軸の軸方向の長さを、前記異なる減速比の中で最小の減速比のハイポイドギヤセットに対応させて最適設計したことにより、上記課題を解決したものである。
【００１１】
本発明では、少ないコスト負担で減速比等を自由に選択できるようにしたシリーズを簡易に構築することができる。
【００１２】
従来の１段構造のハイポイド減速機は、いずれも、シリーズ化することまでは考慮しておらず、従って、例えば減速比の異なる減速機を製造しようとした場合は、それに合わせて歯車箱や出力軸等を全て設計し直さざるを得なかった。しかし、このことは、単にその設計が大変というだけでなく、各部品の在庫負担の増大が膨大になることを意味する。
【００１３】
本発明に係るハイポイド減速機によれば、合理的な範囲で歯車箱や出力軸をできるだけ共用し、その負担増を最小限に抑えたシリーズを構築できる。詳細は後述する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施形態として示すモータ付きハイポイド減速機（ハイポイドギヤドモータ）の断面図、図２はその使用形態を示す側方から見た断面図、図３は同正面から見た断面図である。
【００１６】
まず、図１を用いて、このモータ付きハイポイド減速機の構造について説明する。
【００１７】
モータ付きハイポイド減速機１００は、ハイポイド式の１段型減速機（ハイポイド減速機）１０１とモータ１０２を合体したものである。この減速機１０１は外殻体としての歯車箱１１０を有し、モータ１０２は外殻体としてのモータケーシング１２０を有する。モータケーシング１２０は、モータフレーム１２１と、前部カバー１２２及び後部カバー１２３とからなる。
【００１８】
減速機１０１とモータ１０２は、モータケーシング１２０の前部カバー１２２を歯車箱１１０の側面フランジ１１０ａにインロー嵌合した状態で、両者１２２、１１０ａをボルト１２４で結合することにより、互いに強固に一体化されている。モータ１０２は、駆動軸１２５を前部カバー１２２に嵌合した前部軸受１２６と後部カバー１２３に嵌合した後部軸受１２７とで回転自在に支持し、駆動軸１２５に回転動力を与えるように構成したものである。前部カバー１２２に嵌合した前部軸受１２６よりも前方側には、２段のシール１２８が設けられており、減速機１０１側から潤滑油がモータ１０２側に侵入しないようになっている。
【００１９】
減速機１０１は、モータ１０２の駆動軸１２５と一体になった入力軸１０４と、この入力軸１０４と直交して配置されたホローシャフト（中空軸）よりなる出力軸１０５と、入力軸１０４に形成されたハイポイドピニオン１０６及び出力軸１０５に軸装されたハイポイドギヤ１０７からなるハイポイドギヤセット１０８と、出力軸１０５をハイポイドギヤ１０７を挟んだ軸方向両側の位置で回転自在に支持する２つの軸受（スラスト荷重にも耐え得るアンギュラ玉軸受、深みぞ玉軸受、円すいころ軸受などよりなる）１０９Ａ、１０９Ｂと、これら２つの軸受１０９Ａ、１０９Ｂを嵌合保持する前記歯車箱１１０とを備えたものである。
【００２０】
歯車箱１１０は、出力軸１０５の軸方向の一面が開放された歯車箱本体１１１と、歯車箱本体１１１の開放された一面を塞いだ状態で歯車箱本体１１１にボルト（図示略）で着脱自在に結合された歯車箱蓋体１１３とから構成されおり、出力軸１０５を支持する２つの軸受１０９Ａ、１０９Ｂのうち、第１の軸受１０９Ａは歯車箱本体１１１に嵌合され、第２の軸受１０９Ｂは歯車箱蓋体１１３に嵌合されている。各軸受１０９Ａ、１０９Ｂの外側にはシール１１９Ａ、１１９Ｂが設けられている。なお、モータ１０２は、歯車箱本体１１１の側面に結合されている。
【００２１】
この減速機１０１においては、ハイポイドギヤ１０７のハイポイドピニオン１０６に対する噛合面１０７ａが歯車箱蓋体１１３側に向いており、ハイポイドギヤ１０７の背部が歯車箱本体１１１側を向いている。そして、ハイポイドギヤ１０７の背面が、歯車箱本体１１１側に嵌合した第１の軸受１０９Ａの内輪によって軸方向に受け止められている。なお、この場合、ハイポイドギヤ１０７の背面を直接軸受１０９Ａの内輪に当接させてもよいし、スペーサを介して間接的に当接させてもよい。
【００２２】
ホローシャフトよりなる出力軸１０５は、歯車箱１１０を貫通しており、軸方向の一端が歯車箱本体１１１に形成した貫通孔より外部に露出し、他端が歯車箱蓋体１１３に形成した貫通孔より外部に露出している。そして、被駆動軸を一端側及び他方側のいずれの方向からも差し込み結合できるようになっている。そのために、出力軸１０５の中空孔内周には、全長にわたってキー溝１０５ａが設けられている。
【００２３】
また、出力軸１０５の軸方向中間部には、軸受１０９Ａ、１０９Ｂで支持された部分よりも僅かに大径となった大径部１１５が設けられており、この大径部１１５の一端側の段部１１５ａが、歯車箱蓋体１１３側に嵌合された第２の軸受１０９Ｂに突き当てられている。また、大径部１１５の他端側の段部１１５ｂが、出力軸１０５にキー結合されたハイポイドギヤ１０７の噛合面１０７ａ側の面に突き当てられている。
【００２４】
次に作用を述べる。
【００２５】
この減速機１０１では、ハイポイドギヤセット１０８で発生するスラスト荷重が、ハイポイドギヤ１０７及び第１の軸受１０９Ａを介して、歯車箱蓋体１１３に比して剛性大なる歯車箱本体１１１によって受け止められる。従って、ボルト等で連結された歯車箱蓋体１１３側で受け止めるのと違って、高強度であり、大荷重（伝達トルクが大きい場合）にも耐えることができ、振動、騒音も少なくできる。
【００２６】
また、相手機械の被駆動軸から出力軸１０５にスラスト荷重が掛かる場合であって、そのスラスト荷重が矢印Ｄのように歯車箱蓋体１１３側から出力軸１０５に加わるときは、当該スラスト荷重は、出力軸１０５→出力軸１０５の段部１１５ｂ→ハイポイドギヤ１０７→第１の軸受１０９Ａの順に歯車箱本体１１１に伝達されて、歯車箱本体１１１で支持される。従って、ハイポイドギヤセット１０８の噛合部には影響が及ばない。
【００２７】
同様に、そのスラスト荷重が矢印Ｅのように歯車箱本体１１１側から出力軸１０５に加わるとき、当該スラスト荷重は、出力軸１０５→出力軸１０５の段部１１５ａ→第２の軸受１０９Ｂの順に歯車箱蓋体１１３に伝達され、歯車箱蓋体１１３で支持される。従って、やはりハイポイドギヤセット１０８の噛合部には影響が及ばない。このため、余分な摩擦損失等を生じることなく、高いトルク伝達性能を維持することができる。即ち、同じ厚さ、大きさ或いはボルト結合強度の歯車箱であっても、従来の構造より振動、騒音をより低減できる。
【００２８】
次に図２を用いて前記モータ付きハイポイド減速機１００の取り付け例について説明する。
【００２９】
このモータ付きハイポイド減速機１００を使用する場合は、図２、図３に示すように、歯車箱１１０の端面にトルクアーム１５０を取り付けて使用する。トルクアーム１５０を固定するボルト（図示略）は、歯車箱本体１１１から歯車箱蓋体１１３まで貫通するものを使用する。
【００３０】
このモータ付きハイポイド減速機１００を相手機械に取り付ける場合は、相手機械の被駆動軸２０１の端部を、モータ付きハイポイド減速機１００の出力軸１０５の中空孔に差し込み、キー２０２で回り止め結合する。また、押さえ部材２０３で抜け方向に移動しないように出力軸１０５を固定し、その状態で、モータ付きハイポイド減速機１００の歯車箱１１０に取り付けたトルクアーム１５０を相手機械のフレーム２０５に固定する。これにより、取り付けが完了する。
【００３１】
次に減速比や組み合わせるモータを自由に選択できるようにした、モータ付きハイポイド減速機（ギヤドモータ）のシリーズについて図４を参照しながら説明する。
【００３２】
なお、このモータ付きハイポイド減速機のシリーズには、減速機だけのシリーズが含まれている。従って、減速機のシリーズだけを、製品提供のためのシリーズとして用意することも当然できる。又、ここでいう「シリーズ」は、必ずしも現実の製品体系全体を指すものではない。具体的には、本発明に係るシリーズが、各枠番ごと、或いは各枠番の一部において採用されており、これらの集合として現実の製品体系全体が構築される。更に、ここでいう「シリーズ」を構成する個々の減速機、或いはギヤドモータは、必ずしも完成品の形で、予め在庫として用意されている必要はなく、ユーザからの受注に応じて、該当する減速機、或いはギヤドモータを製造或いは完成させる形態を含む。
【００３３】
なお、「枠番」とは、一連の製品群を提供するメーカーが、該製品群を構成している各減速機あるいはギヤドモータを、取扱うトルク（又は伝達容量）の大小に応じて区分している場合に、各区分の取扱いトルクの大小を区別するために付けられる指標のことである。一般に、同一の枠番では、相手機械に対する取合い寸法が同一とされるが、場合によっては、同一の枠番で機械に対する取合寸法が複数種類用意されることもある。通常、同一の枠番で複数の減速比が選択可能に用意される。
【００３４】
このモータ付きハイポイド減速機のシリーズでは、基本的にハイポイドギヤセット１０８の減速比と、組み合わせるモータは自由に選択できる。
【００３５】
しかし、この実施形態では、その上で、少なくともその一部において歯車箱１１０を共通（同一寸法）とすることにより、コストの軽減及び在庫負担の軽減を図っている。
【００３６】
個々のハイポイド減速機の最適設計を考えた場合、材料費、潤滑油量等を考慮すると、（単体としての）歯車箱の内部空間は小さい方が好ましい。また、従来の３段型の歯車箱を使用して低減速比を構成していた際の不具合を解消するのが目的で別途設計されることになったという背景を考慮しても、この設計思想自体は自然な発想と言える。
【００３７】
しかしながら、この設計思想を単純に採用すると、歯車箱はその減速比が異なるごとに設計されることになってしまい、（個々の減速機のみに着目した場合には確かに合理的ではあるものの）製造体系という観点で見た場合には、必ずしも合理的とは言えない。
【００３８】
特に、歯車箱の在庫負担は膨大なものとなる。この点については、充分に余裕のある大きな歯車箱を採用し、少なくとも歯車箱に関しては全てのハイポイドギヤセットに共通の歯車箱とすることが先ず考えられる。しかし、十分に大きい歯車箱の単なる共有では、３段型の歯車のほかに別途の新規の１段型の歯車箱を設計する意義がそれだけ減少しまい、無駄も多い。
【００３９】
そこで、この実施形態では、少なくとも歯車箱の出力軸１０５の軸方向の長さについて、用意しようとする最小減速比（本例では１／５）のハイポイドギヤセット１０８Ｃに対応させて最適設計した歯車箱（即ち、最小減速比を実現するハイポイドピニオン１０６Ｃの径、及び、ハイポイドギヤ１０７Ｃの厚さを考慮した設計した歯車箱）１１０を、シリーズに共通の歯車箱１１０とするようにしている。最小減速比をベースに最適設計した歯車箱を共通の歯車箱とすると、最も無駄のない大きさの（最も小型の）歯車箱により、シリーズを構築できる。
【００４０】
より具体的には、先ず最大減速比（この実施形態では１／１０）のハイポイドギヤセット１０８Ａのハイポイドギヤ１０７Ａの外径を基準として歯車箱１１０Ａの出力軸方向の断面寸法を決定する。これによって、歯車箱１１０の基本的なトルク容量が決定される。次に、最小減速比（この実施形態では１／５）のハイポイドギヤセット１０８Ｃを考慮して歯車箱１１０Ｃの出力軸１０５Ｃの軸方向の長さを決定する。この実施形態では、先にハイポイドギヤ１０７の外径を決定してあるため、この状態で減速比を小さくしていくと、ハイポイドピニオン１０６の径が大きくなり、入力軸１０４の軸心とハイポイドギヤ１０７の噛合面との距離が大きくなる。さらに、ハイポイドギヤ１０７の（軸方向の）厚さｔ１はこの実施形態ではモジュールの２〜３倍に設定するようにしてあるため、結局最小減速比のハイポイドギヤセット１０８Ｃのピニオン径＋ハイポイドギヤ１０７Ｃの厚みに依存して歯車箱１１０の出力軸方向の長さが決定される。
【００４１】
又、このシリーズでは、その上で、歯車箱１１０のみならず出力軸１０５をも共通にし、複数のハイポイドギヤセット及びモータの中から、所定のものを選択して組み合わせることができるようにしている。
【００４２】
即ち、図４に示す３種のモータ付きハイポイド減速機のうち、
（Ａ）のモータ付きハイポイド減速機１００Ａは、共通の歯車箱１１０、出力軸１０５、及び軸受１０９Ａ、１０９Ｂに対して、ハイポイドピニオン１０６Ａ及びハイポイドギヤ１０７Ａの組からなるハイポイドギヤセット１０８Ａを組み込んで構成した減速比１／１０の減速機１０１Ａに、０．７５ＫＷのモータ１０２Ａを一体結合したものであり、
（Ｂ）のモータ付きハイポイド減速機１００Ｂは、共通の歯車箱１１０、出力軸１０５、及び軸受１０９Ａ、１０９Ｂに対して、（Ａ）とは異なるハイポイドピニオン１０６Ｂ及びハイポイドギヤ１０７Ｂの組からなるハイポイドギヤセット１０８Ｂを組み込んで構成した減速比１／７の減速機１０１Ｂに、１．５ＫＷのモータ１０２Ｂを一体結合したものであり、
（Ｃ）のモータ付きハイポイド減速機１００Ｃは、共通の歯車箱１１０、出力軸１０５、及び軸受１０９Ａ、１０９Ｂに対して、（Ａ）、（Ｂ）の何れとも異なるハイポイドピニオン１０６Ｃ及びハイポイドギヤ１０７Ｃの組からなるハイポイドギヤセット１０８Ｃを組み込んで構成した減速比１／５の減速機１０１Ｃに、１．５ＫＷのモータ１０２Ｃを一体結合したものである。
【００４３】
このように特に歯車箱１１０及び出力軸１０５をシリーズに共通な部品としたことにより、異なる減速比の減速機１０１（１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ）であっても、相手機械やモータ１０２（１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ）に対する取り合いを統一することができる。また、シリーズ全体の部品種類を少なくすることができ、在庫管理の合理化が図れる。
【００４４】
歯車箱１１０のみならず出力軸１０５（及び軸受１０９Ａ、１０９Ｂ）まで共用化できるのは、次の理由による。
【００４５】
その一つは、このハイポイド減速機１００では、減速比が異なることによる噛合面の位置調整をハイポイドギヤ１０７の厚さの調整によって行っているということである。即ち、このハイポイド減速機１００では、出力軸１０５の一方側のスラスト荷重をハイポイドギヤ１０７の後面（噛合面と反対側の面）を介して第１の軸受１０９Ａで受けるとともに、他方向のスラスト荷重を出力軸１０５の大径部１１５の段部１１５ａで受け止めようにしている。従って、減速比が異なることによる噛合面の位置調整を（必ずしも出力軸１０５の大径部１１５の位置或いはその軸方向長さの調整によって行う必要はなく）、ハイポイドギヤ１０７の厚さを調整することによって行うことができる。ハイポイドギヤ及びハイポイドピニオンの組合せについては、減速比を異ならせるには一般に別種のものを用意する必要があるため、このときに、ピニオン中心から軸受１０９Ａの端面までの距離が一定になるようにギヤセットの厚みｔ２（スペーサを用いるときはスペーサを含む厚み）を予め調整・設定しておけばよい。これにより、歯車箱１１０及び出力軸１０５に関しては、構造上全く変更する必要が無くなる。尚、同一厚さとしてスペーサ等で調節しても良い。
【００４６】
もう１つは、（このシリーズでは、原則的には、歯車箱さえ共通ならば、減速機１０１に対して組み合わせるモータ１０２を自由に選択できるようになってはいるものの）この実施形態では、更に、上述した例から明らかなように、少なくともある一部のもの同士の間では、ハイポイド減速機１００の減速比とモータ容量との積が等しくなるように、減速機１０１とモータ１０２の組み合わせが決められている。ここで、減速比は「呼び（分母の値）」を指し、「１／１０」は「１０」、「１／５」は「５」を指す。
【００４７】
図４の３種類のモータ付きハイポイド減速機１００Ａ〜１００Ｃのうち、上段のモータ付きハイポイド減速機１００Ａと下段のモータ付きハイポイド減速機１００Ｃがその条件を満たしている。
【００４８】
例えば、上段のモータ付きハイポイド減速機１００Ａでは、「減速比×モータ容量」＝１０×０．７５＝７．５となり、下段のモータ付きハイポイド減速機１００Ｃでは、「減速比×モータ容量」＝５×１．５＝７．５となり、両者は等しくなる。
【００４９】
このように組み合わせるものを規定した場合、出力軸１０５に作用するトルクを等しくすることができるため、出力軸の最適設計を行うことができると共に強度的に共用化がしやすくなる。
【００５０】
なお、上述した実施形態における残りのハイポイド減速機１００Ｂでは、上記積は、７×１．５＝１０．５となっている。このように、一般に基準となる積（この場合７．５）よりも当該組合せに係る積（１０．５）が大きい場合には、基準となる積の組合せに対してより大きな出力トルクが得られていることになる。この組合せは、特に、同一の大きさに対してより高出力化が求められる状況や、同一の出力に対してよりコンパクト化が求められるような状況に適用すると好結果が得られる。
【００５１】
逆に、基準となる積よりも当該組合せに係る積が小さい場合には、基準となる積の組合せに対してより小さな出力しか得られていないことになるが、この場合は、減速機に「構造上の余裕」が得られるため、点検や交換の困難な場所など、より耐久性の求められるような状況に適用すると好結果が得られる。
【００５２】
但し、出力軸を共用しようとする場合は、共用するもの同士のそれぞれの積のうち最も小さい値を１としたときに最大の値が所定の範囲（例えば２．５以下の範囲）に収まるように設定すると種々の面で合理的である。
【００５３】
なお、上記実施形態においては「出力軸の段部」を該出力軸に直接形成することによって形成していたが、出力軸の外周をほぼ同一径とし、止め輪等を用いて結果としてスラスト力を受け得る段部が形成されるものであってもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、歯車箱の在庫負担を軽減しながら多くの減速比に対応でき、低コストで選択範囲の広いハイポイド減速機、あるいはハイポイドギヤドモータのシリーズを提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のシリーズを構成しているモータ付きハイポイド減速機を側方から見た断面図
【図２】同モータ付きハイポイド減速機の使用形態を示す側方から見た断面図
【図３】同モータ付きハイポイド減速機の正面方向から見た断面図
【図４】同モータ付きハイポイド減速機のシリーズの一部の例を示す断面図
【符号の説明】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…モータ付きハイポイド減速機
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ…減速機
１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ…モータ
１０４…入力軸
１０５…出力軸
１０６，１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ…ハイポイドピニオン
１０７，１０７Ａ，１０７Ｂ，１０７Ｃ…ハイポイドギヤ
１０８、１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃ…ハイポイドギヤセット
１０９Ａ…第１の軸受
１０９Ｂ…第２の軸受
１１０…歯車箱
１１１…歯車箱本体
１１３…歯車箱蓋体
１１５ａ…段部
【図１】
0004137427.tif 000002
【図２】
0004137427.tif 000003
【図３】
0004137427.tif 000004
【図４】
0004137427.tif 000005