Gear motor

本発明は、モータと減速機とを備えるギヤモータに関する。

ギヤモータは、クレーンなどの大型可動装置の足回りやベルトコンベヤのローラ駆動などに用いられており、その適用範囲は広い。 ギヤモータは一般に原動機と減速機とを備えており、減速機の出力シャフトに相手機械の被駆動シャフトを取り付けて使用される。

通常、相手機械は比較的重いので、駆動時にギヤモータ自体が回転しないようにギヤモータに回転反力を与える手段を設ける必要がある。 本出願人は特許文献１において、トルクアームによってギヤモータにそのような回転反力を与える技術を提案している。

ギヤモータの起動時や停止時には、減速機のギヤや相手機械の慣性に起因して比較的大きな衝撃荷重（shock load）が発生する。 特許文献１に記載の技術では、そのような大きな衝撃荷重がトルクアームやギヤモータ本体にそのまま印加されるので、それらの部材に悪影響を及ぼしうる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は衝撃荷重を抑制できるギヤモータの提供にある。

本発明のある態様はギヤモータに関する。 このギヤモータは、モータと減速機とを備えるギヤモータであって、減速機の出力シャフトは相手機械の被駆動シャフトと連結され、本ギヤモータの被駆動シャフトの周りの回転はトルクアームによって防止され、トルクアームの一端はギヤモータに固定され、他端は外部部材に固定され、トルクアームはダンパー機構を有する。

本発明の別の態様もまた、ギヤモータである。 このギヤモータは、モータと減速機とを備えるギヤモータであって、減速機の出力シャフトは相手機械の被駆動シャフトと連結され、本ギヤモータの被駆動シャフトの周りの回転は回転防止部材によって防止され、回転防止部材は、減速機の出力シャフトの中心からオフセットされた位置であって本ギヤモータの回転を阻止可能な位置に配置され、回転防止部材は、本ギヤモータと対向する側に弾性部材を有する。

なお、以上の要素の任意の組み合わせや、本発明の要素や表現を装置、方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、ギヤモータで発生しうる衝撃荷重を抑制できる。

第１の実施の形態に係るギヤモータを備えるベルトコンベヤシステムの斜視図である。

図１のベルトコンベヤシステムの側面図である。

減速機の出力シャフトと駆動ローラの被駆動シャフトとの結合部分を示す断面図である。

第２の実施の形態に係るギヤモータを備える走行機構の斜視図である。

図４の走行機構の側面図である。

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。 また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。 また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係るギヤモータでは、ギヤモータに回転反力を与えるトルクアームにダンパー機構を設ける。 これにより、ギヤモータにモータ定格以上の始動トルクが発生する際に、電気的な制御無しでもソフトスタートを実現できる。 電気的な制御を必要としないので、ギヤモータをより安価に製作できる。

図１は、第１の実施の形態に係るギヤモータ１００を備えるベルトコンベヤシステム２の斜視図である。 図２は、ベルトコンベヤシステム２の側面図である。 ベルトコンベヤシステム２は、コンベヤベルト１１０と、第１従動ローラ１１２と、第２従動ローラ１１４と、駆動ローラ１１６と、第１フレーム１１８と、第２フレーム１１９と、トルクアーム１０６と、を備える。

第１従動ローラ１１２、第２従動ローラ１１４および駆動ローラ１１６はこの順に、実質的に水平方向に並んで配置される。 コンベヤベルト１１０は、これら３つのローラの周りに巻き回される。 第１従動ローラ１１２、第２従動ローラ１１４および駆動ローラ１１６のそれぞれのシャフト（第１従動ローラ１１２のシャフトおよび第２従動ローラ１１４のシャフトは不図示）の一端は、第１フレーム１１８に軸受（不図示）を介して回転可能に取り付けられ、他端は、第２フレーム１１９に軸受（不図示）を介して回転可能に取り付けられる。 第１フレーム１１８および第２フレーム１１９は、ベルトコンベヤシステム２が配置される工場などの建物の床に対して固定される。 建物の床は外部部材であるが、外部部材は床の他に、例えば柱や壁や別の装置であってもよい。

駆動ローラ１１６のシャフト（以下、被駆動シャフトと称す）は、第１フレーム１１８を貫通し、したがって第１フレーム１１８の駆動ローラ１１６とは反対側に露出する部分（以下、露出部分と称す）を有する。

ギヤモータ１００は駆動ローラ１１６を回転させるべく被駆動シャフトの露出部分に取り付けられる。 ギヤモータ１００は、モータ１０２と、減速機１０４と、を含む。 モータ１０２は電動モータであり、インバータによって制御されない（インバータを有さない）。 モータ１０２は、停止しているか、そうでなければ規定入力電圧または規定入力電力で稼動しているか、のいずれかである。 減速機１０４は直交減速機であり、入力シャフトは出力シャフトと略直交する。

減速機１０４は、原動機としてのモータ１０２と被動機としての駆動ローラ１１６との間に位置する。 減速機１０４は、モータ１０２の回転を駆動ローラ１１６に伝達する。 この際、減速機１０４は、モータ１０２によって減速機１０４の入力シャフト（不図示）に提供される回転速度およびトルクを、駆動ローラ１１６に必要な回転速度およびトルクに変換し、減速機１０４の出力シャフトを介して被駆動シャフトに与える。

減速機１０４の出力シャフトは被駆動シャフトと機械的に連結される。 特に出力シャフトは、被駆動シャフトに対する相対的な回転が制限されるように被駆動シャフトに連結される。 このような連結は例えばキー／キー溝を使用した係合により実現されてもよい。

トルクアーム１０６は、ギヤモータ１００の被駆動シャフトの周りの回転を防止する。 トルクアーム１０６がギヤモータ１００から取り外された場合、ギヤモータ１００の被駆動シャフトに対する角度位置は不定となる。 トルクアーム１０６は、ギヤモータ１００の被駆動シャフトに対する角度位置が略一定となるよう、ギヤモータ１００を支持する。 特にトルクアーム１０６はギヤモータ１００に回転反力を与える。 一例では、ギヤモータ１００の姿勢はトルクアーム１０６のみによって定まる。 ギヤモータ１００は、トルクアーム１０６、被駆動シャフトおよびモータ１０２への電気配線を除いて、直接外部部材に機械的に固定されていない。

トルクアーム１０６の一端１０６ａは減速機１０４の筐体にボルトにより固定されている。 トルクアーム１０６の他端１０６ｂは取り付け板１２０にボルトにより固定されている。 取り付け板１２０は工場の床に固定された板である。

トルクアーム１０６は、一端１０６ａと他端１０６ｂとの間にダンパー機構１０８を有する。 ダンパー機構１０８は、トルクアーム１０６が伸びる向きおよび縮む向き（トルクアーム１０６の長手方向）の両方にダンパー機能を有する。 ダンパー機構１０８は、油圧シリンダやエアシリンダやバネにより構成されてもよい。 またダンパー機構１０８は、公知のサスペンションにおいて使用されるダンパー技術を使用して構成されてもよい。

図３は、減速機１０４の出力シャフト１２２と駆動ローラ１１６の被駆動シャフト１２４との結合部分を示す断面図である。 出力シャフト１２２はホロー型のシャフトである。 出力シャフト１２２の内側に被駆動シャフト１２４の露出部分１２４ａが挿入される。 被駆動シャフト１２４は軸受１２６を介して第１フレーム１１８に回転自在に取り付けられている。

以上のように構成されたギヤモータ１００の動作について説明する。
ベルトコンベヤシステム２を起動する場合、オペレータはモータ１０２の電源スイッチをオンにする。 するとモータ１０２には通常動作時と同じ電圧が印加される（全電圧始動または直入れ始動）。 この際、減速機１０４内部のギヤや駆動ローラ１１６の慣性により、ギヤモータ１００には相当量の衝撃荷重（または始動トルク）が発生する。 この衝撃荷重はギヤモータ１００を被駆動シャフト１２４の周りで回転させるよう作用する。 トルクアーム１０６はこの衝撃荷重によりギヤモータ１００が回転しないようにギヤモータ１００を床に対して支える。 この際、ダンパー機構１０８は衝撃荷重を吸収するまたは逃す。 より具体的には、ダンパー機構１０８が伸びるまたは縮むことによって、ギヤモータ１００が被駆動シャフト１２４の周りでわずかに回転することが許される。 これにより、モータ１０２起動時に発生する衝撃が分散される。
ベルトコンベヤシステム２を停止する場合も同様にダンパー機構１０８は衝撃荷重を吸収する。

本実施の形態に係るギヤモータ１００によると、ギヤモータ１００の起動時や停止時に発生する衝撃荷重はダンパー機構１０８によって吸収され、低下する。 したがって、そのような衝撃荷重によるギヤモータ１００への悪影響を低減でき、ギヤモータ１００の寿命を延ばすことができる。

なお、ダンパー機構１０８を設ける代わりに、起動時や停止時にモータ１０２に供給される電圧や電流を調整するインバータを設けることで衝撃荷重を緩和することも考えられる。 しかしながら一般にそのようなインバータはダンパー機構１０８と比較して高価であるから、本実施の形態に係るダンパー機構１０８を設ける手法のほうがコスト的に優れている。

また、突然に停電が発生した場合、インバータは動作しなくなるのでインバータ制御のギヤモータには緊急停止時の大きな衝撃荷重がそのまま印加されうる。 これに対して本実施の形態に係るダンパー機構１０８を設ける手法では、ダンパー機構１０８は電力供給の有無にかかわらずに作用するので、そのような緊急停止時の衝撃荷重をも吸収することができる。

また、本実施の形態に係る手法は、既設のギヤモータに対しても容易に適用可能である。 すなわち、既設のギヤモータを支えるトルクアームを本実施の形態に係るトルクアーム１０６で置き換えることで、衝撃荷重の低減機能を付加することができる。 また、既設のインバータ制御のギヤモータに対して本実施の形態に係るトルクアーム１０６を付加することによって、起動時・停止時の衝撃荷重をさらに低減できると共に、突然の停電による緊急停止時の衝撃荷重を緩和することができる。

（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態に係るギヤモータ２００を備える走行機構１２の斜視図である。 図５は、走行機構１２の側面図である。 本例では、走行機構１２は、有軌道のトランスファークレーンの車輪およびその周辺部分である。 走行機構１２は、トランスファークレーンのボディの一部であるフレーム２１４と、水平方向に並ぶ２つの走行部分と、を備える。 ２つの走行部分は基本的に同じ構成を有するので、以下、一方の走行部分に着目して説明する。

走行部分は、地上に敷かれたレール（不図示）に対応する車輪２１６と、車輪２１６を回転駆動するギヤモータ２００と、第１回転防止部材と、第２回転防止部材と、を備える。 ギヤモータ２００は車輪２１６を回転させるべく車輪２１６のシャフトに取り付けられる。 ギヤモータ２００は、モータ２０２と、減速機２０４と、を含む。 モータ２０２、減速機２０４はそれぞれ、第１の実施の形態のモータ１０２、減速機１０４に対応する。 減速機２０４の出力シャフトは車輪２１６のシャフトと機械的に連結される。

第１回転防止部材および第２回転防止部材は、ギヤモータ２００が車輪２１６のシャフトの周りで回転することを防止する。 第１回転防止部材および第２回転防止部材はいずれも、減速機２０４の出力シャフトの中心からオフセットされた位置であってギヤモータ２００の回転を阻止可能な位置に配置される。

第１回転防止部材は第１回転防止板２０６と第１バネ２１０とを有する。 第２回転防止部材は第２回転防止板２０８と第２バネ２１２とを有する。 第１回転防止板２０６および第２回転防止板２０８は、それらの間にモータ２０２を挟むようにフレーム２１４に立設される。 第１バネ２１０は、第１回転防止板２０６のモータ２０２と対向する面に取り付けられる。 言い換えると、第１バネ２１０はモータ２０２と第１回転防止板２０６とによって挟まれている。 第２バネ２１２は、第２回転防止板２０８のモータ２０２と対向する面に取り付けられる。

第１バネ２１０は、モータ２０２と第１回転防止板２０６との距離に応じて伸縮するよう配置されている。 特に第１バネ２１０の一端は第１回転防止板２０６に取り付けられ、他端はモータ２０２と対向する。 図５においてギヤモータ２００自体が時計回りに回転しようとする場合、モータ２０２は第１回転防止板２０６に近づき、したがって第１バネ２１０は回転のトルクと第１バネ２１０の反力によるトルクとが釣り合うまで縮む。 第２バネ２１２についても同様である。

以上のように構成されたギヤモータ２００の動作について説明する。
走行機構１２を起動する場合、オペレータはモータ２０２の電源スイッチをオンにする。 するとモータ２０２には通常動作時と同じ電圧が印加される。 この際、減速機２０４内部のギヤや車輪２１６の慣性により、ギヤモータ２００には相当量の衝撃荷重が発生する。 第１回転防止部材および第２回転防止部材はこの衝撃荷重によりギヤモータ２００が回転しないようにギヤモータ２００をフレーム２１４に対して支える。 この際、第１バネ２１０または第２バネ２１２は衝撃荷重を吸収する。 より具体的には、第１バネ２１０または第２バネ２１２が縮むことによって、ギヤモータ２００が車輪２１６のシャフトの周りでわずかに回転することが許される。 これにより、モータ２０２起動時に発生する衝撃が分散される。
走行機構１２を停止する場合も同様に衝撃荷重が吸収される。

本実施の形態に係るギヤモータ２００によると、第１の実施の形態に係るギヤモータ１００によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。

以上、実施の形態に係るギヤモータの構成および動作について説明した。 これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

第１および第２の実施の形態では、減速機の出力シャフトはホロー型のシャフトである場合について説明したが、これに限られず、例えば出力シャフトはソリッド（中実）型のシャフトであってもよい。

第２の実施の形態では、回転防止部材を２つ設ける場合について説明したが、これに限られず、想定されるギヤモータ自体の回転の向きがひとつである場合は回転防止部材をひとつ設けてもよい。

第１および第２の実施の形態では、モータをインバータによって制御しない場合について説明したが、これに限られず、例えばインバータによる制御を行ってもよい。

第２の実施の形態では、回転防止部材は回転防止板とバネとを有する場合について説明したが、これに限られず、バネの代わりに他の弾性部材、例えばゴムが使用されてもよい。

第１および第２の実施の形態では、減速機は直交減速機である場合について説明したが、これに限られず、例えば減速機は平行軸減速機であってもよい。

１００ ギヤモータ、 １０２ モータ、 １０４ 減速機、 １０６ トルクアーム、 １０８ ダンパー機構、 ２００ ギヤモータ、 ２０２ モータ、 ２０４ 減速機。