ギヤモータ

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。

特開2003−299295号公報

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。