专利名称：齿轮传动马达以及齿轮传动马达用轴部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及齿轮传动马达，特别是，涉及使用了具有螺旋小齿轮(helical pinion)的马达的齿轮传动马达，以及适合于在该齿轮传动马达中使用的轴部件。
背景技术：
由于由双曲线小齿轮(hypoid pinion)以及双曲线齿轮构成的双曲线齿轮组，可以将旋转轴的方向改变为直角，因此作为所谓的正交变换机构而被认识。由双曲线齿轮组构成的正交变换机构，可以实现装置的结构紧凑化，与具有同样的功能的蜗轮组相比，效率高，另外，与锥齿轮组相比，可以实现低噪音、低振动的运转，并且可以一级确保较高的减速比。因此，组装了由双曲线齿轮组构成的正交变换机构的驱动装置，在特定的领域中有着较强的需求。例如，以将收容了由双曲线齿轮组构成的正交变换机构的齿轮箱和马达一体地组装，并可以得到单独调整到最适合的转矩以及旋转速度的输出的方式构成的、所谓的“双曲线齿轮传动马达”，就是一例(例如，参照专利文献1)。
可是，由于成本的关系，在作为齿轮传动马达使用的齿轮箱中，在数量基础上，平行轴齿轮机构占有压倒性的多数。因此，与该现象相对应地，出厂了很多预先在马达轴上形成小正齿轮(正齿轮)、或者螺旋小齿轮(斜齿齿轮)，并使该马达轴兼有减速机初级的输入轴的功能的带小齿轮的马达。
另一方面，在近年的工厂中，为了实现少量多品种的制造，正在频繁地进行修改工厂内的机械设备和输送设备，或变更为更适合的转矩和输送速度的“改变”。因此，例如，在到目前为止使用平行轴齿轮机构的机械中，很多都出现了要将其输出轴的旋转方向变换成直角方向的要求。
对于这样的要求，在专利文献2中，公开了如下的构成，即，要活用已有的带小齿轮的马达部分，在由与形成在马达轴上的小齿轮相啮合的齿轮(中间级)承受了一次马达的旋转之后，将该动力传递给原来的双曲线小齿轮。
专利文献1日本专利特开2001-74110号公报专利文献2日本专利特开平10-299840号公报“齿轮传动马达”，例如，如果从输送系统整体来看，是其一个零件，通过更换这一部分，可以变更装置整体的式样，这可以认为是其较大的优点之一。从这个意义上来说，齿轮传动马达，可以彻底地说被放在系统之中“最小单位的零件”这一位置上。
齿轮传动马达，从大的方面可以区分为平行轴系统和正交轴系统。从这一背景来看，实情是以往，例如，在马达轴的前端形成有平行轴系统的螺旋小齿轮的马达，和形成有正交轴系统的双曲线小齿轮的马达，无论在设计、制造以及销售的任意一个方面，各系统，被大致完全分离。
如果利用专利文献2所记载的技术，确实，“马达的挪用”这一情况本身是可能的，但因为是在由与形成在马达轴上的小齿轮相啮合的齿轮(中间级)一度承受了马达的旋转之后，将该动力传递给原来的双曲线小齿轮的构成，所以在“初级”便不能使用双曲线齿轮组，双曲线齿轮组大型化，成本大幅度上升的可能性增加。另一方面，在避免这种情况从而在中间级不使其减速，使其空转地来使用的情况下，不只是夹有该中间级而成本增加该部分，空间效率也恶化。
发明内容
本发明，在这样的背景下，着眼于潜在的问题，在此之上，通过新的构思解决这一问题，其目的在于可以将本来要与平行轴用的齿轮箱组合在一起使用的带螺旋小齿轮的马达，作为具有双曲线齿轮组的齿轮传动马达的马达使用。
另外，其目的还在于提供用于得到螺旋小齿轮和双曲线小齿轮的合理的连结结构的齿轮传动马达用轴部件。
本发明，通过具备在马达轴的前端形成有螺旋小齿轮的马达；在一端上具有与该螺旋小齿轮连结、并可以与该螺旋小齿轮一体旋转的卡合部，在另一端上形成有双曲线小齿轮的轴部件；以及与该双曲线小齿轮相啮合的双曲线齿轮，解决了上述问题。
在本发明中，准备在一端上具有与马达轴的螺旋小齿轮连结、并可以与该螺旋小齿轮一体旋转的卡合部，在另一端上形成有双曲线小齿轮的轴部件。然后，在一端侧的卡合部上，将螺旋小齿轮和该轴部件连结，另一方面，在另一端侧上，使该双曲线小齿轮与双曲线齿轮相啮合，从而形成减速部的减速机构。
由此，可以一面使用平行轴系统的螺旋小齿轮马达，一面形成将该马达轴的减速输出，从与该马达轴正交的输出轴取出的正交齿轮传动马达。另外，由于从“马达”侧切分开双曲线小齿轮，因此可以使减速比的变更等设计变更容易化。
另外，本发明，与例如用通常的平行轴齿轮机构承受马达轴的螺旋小齿轮，并将双曲线齿轮组连结在其后级的结构相比，还能够得到可以在转矩较小的“初级”使用高成本的双曲线齿轮组的优点。
进而，在本发明中，由于在马达轴上形成有“螺旋小齿轮”，因此通过将其与由双曲线齿轮组构成的减速部组合在一起，可以根据用途或使用目的合理地处理在双曲线齿轮组上产生的推力、和在螺旋小齿轮侧产生的推力，其结果，可以谋求进一步的静音化，或者可以谋求结构紧凑化、低成本化(后述)。
与之相关联，如果由一对轴承支撑所述轴部件，同时以经由这一对轴承，相对于轴方向的任意一个方向进行定位的方式构成，可以合理地达成轴部件的圆滑的旋转支撑和推力的任意的处理。
进而，将所述轴部件，设为在其轴方向的所述卡合部和双曲线小齿轮之间，具有绕圆周方向一周的环状的阶梯部的结构，经由该阶梯部，相对于轴方向的任意一个方向进行定位，也可以合理地达成轴部件的圆滑的旋转支撑和推力的任意的处理。
再者，本发明，可以掌握用于将在前端具有螺旋小齿轮的马达轴的旋转，传递到减速部一侧的齿轮传动马达用轴部件的观点。
发明的效果根据本发明，可以直接将工厂等大量使用的(或者齿轮传动马达的市场上大量存在的)已有的带螺旋小齿轮的马达作为正交齿轮传动马达的马达来利用，可以得到防止浪费的、有用且设计的自由度较高的齿轮传动马达。
另外，对于厂家来说，由于可以将具有大量库存的、具备平行轴系统的螺旋小齿轮的马达作为正交系统的马达来利用，因此可以得到如下的效果，即，由于存在于将双曲线小齿轮与马达分开的“轴部件”一侧，所以减速比变更的自由度较高，且可以很容易地构筑网络了多个减速比的双曲线齿轮传动马达的制品群。
图1是本发明的实施方式的例子中的双曲线齿轮传动马达的正剖视图。
图2是该图展开平剖视图。
图3是本发明的其他的实施方式的例子中的双曲线齿轮传动马达的正剖视图。
图4是该图展开平剖视图。
图5是该图板的主视图。
图6是展示图1的实施方式的变形例的、与图1相当的正剖视图。
图7是该图与图2相当的展开平剖视图。
图8是展示图3的实施方式的变形例的、与图3相当的正剖视图。
图9是该图与图4相当的展开平剖视图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的例子进行说明。
图1以及图2，分别是本发明的实施方式的一例中的齿轮传动马达的正剖视图以及展开平剖视图。
该齿轮传动马达GM1的马达M(只图示了前外壳18)，在其马达轴20的前端上一体地具备螺旋小齿轮22。
螺旋小齿轮22，与连接轴(轴部件)24连结。即，在连接轴24的一端侧，形成有内螺旋部(卡合部)26，通过将该内螺旋部26螺合(螺旋花键连结)在螺旋小齿轮22的外周上，两者22、24便可以一体地(以等速)旋转。在连接轴24的另一端侧，一体地形成有双曲线小齿轮28。双曲线小齿轮28，与双曲线齿轮30相啮合，并与该双曲线齿轮30一起形成相当于减速部G1的初级的双曲线减速机构32。
在双曲线减速机构32的后级，配置有第1、第2平行轴齿轮减速机构34、36，并设为最终从输出轴40取出的结构。
再者，在图1的描述中，看似双曲线齿轮30和小齿轮33正好相啮合，但却是通过与双曲线齿轮30大致同一直径的正(或螺旋)齿轮35与该小齿轮33相啮合，形成增速目的的第1平行轴齿轮减速机构34的构成。
马达轴20和输出轴40正交，齿轮传动马达GM1构成“正交齿轮传动马达”。再者，马达轴20的轴心20A和输出轴40的轴心40A，虽然在同一平面上没有交叉，但在该说明书中，也包括这种交叉，从而使用“正交”这一用语。
在减速部G1的连接外壳42上形成有圆筒部44。在该圆筒部44的内侧配置有一对轴承46、48，这一对轴承46、48旋转自如地支撑上述连接轴24。另外，在该圆筒部44的端部，形成有用于进行轴承48的轴方向(图中右方)的移动限制的突起50。在连接轴24上，为了规定对于轴承46、48的轴方向的位置，在其轴方向的大致中央(内螺旋部(卡合部)26和双曲线小齿轮28之间)，形成有环绕圆周方向一周的环状的阶梯部(突出部)24T。再者，代替环绕圆周方向的环状的阶梯部24T，也可以只在连接轴上一体形成突起(突出部)。另外，还可以在连接轴24上形成孔，并通过将销插入该孔内来形成突出部。进而，在圆筒部44的马达M侧，配置有挡圈52，进行轴承46的轴方向(图中左方)的移动限制。标号54，是用于调整三者(轴承46、连接轴24、轴承48)相对于连接外壳42的位置的隔片。
通过螺旋小齿轮22和连接轴24的内螺旋部(卡合部)26的连结而在连接轴24上产生的推力的方向，和通过连接轴24的双曲线小齿轮28和双曲线齿轮30相啮合而在该连接轴24上产生的推力的方向，可以使它们相一致，也可以使它们相反。这可以通过适当地选定或设计马达轴20的螺旋小齿轮22和双曲线小齿轮28的切齿方向来实现。再者，在图示的例子中，沿着推力相一致的方向形成切齿。关于涉及推力的处理的这些各个构成的具体的作用，在后面详细叙述。
其次，说明该实施方式的齿轮传动马达GM1的作用。
当马达轴20的螺旋小齿轮22向特定的方向旋转时，连接轴24经由与该螺旋小齿轮22螺旋花键连结在一起的内螺旋部26一体地(以等速)旋转。其结果，形成在该连接轴24的另一端侧的双曲线小齿轮28旋转，与该双曲线小齿轮28相啮合的双曲线齿轮30旋转。双曲线齿轮30的旋转，在从组装在同一旋转轴31上的第1平行轴齿轮减速机构34的正齿轮35增速传递给小齿轮33之后，经由第2平行轴齿轮减速机构36再次被减速，并从输出轴40取出。再者，在动力传递路径的中途一度增速，是为了在同一级数上实现各种减速比(从低减速比到高减速比)。通过插入增速级，可以实现低减速比(例如总减速比5)。
输出轴40的轴心40A，相对于马达轴20的轴心20A正交(广义)，马达轴20的旋转，在将其轴心20A旋转90度的状态下从输出轴40取出。
在此，对涉及推力方向的选定的作用进行详细叙述。
如上述，在该实施方式中，通过适当地选定马达轴20的螺旋小齿轮22的切齿方向，以及双曲线小齿轮28的切齿方向，可以假设为使通过马达轴20的螺旋小齿轮22和连接轴24的内螺旋部(卡合部)26的连结而在连接轴24上产生的推力的方向、和通过连接轴24的双曲线小齿轮28和双曲线齿轮30的啮合而在该连接轴24上产生的推力的方向相一致的构成，还可以相反地构成。
由于各有优点，因此只要根据用途、使用目的适当选定、或设计即可。
在使推力的方向相一致的情况下，在马达M的马达轴20向特定的方向旋转时，在连接轴24上，从马达轴20侧向特定的方向(例如，箭头A方向)产生推力，同时从双曲线齿轮30侧产生向该双曲线侧拉进的(同一箭头A方向的)推力。因此，当马达轴20向特定的方向旋转时，结果，在连接轴24上只沿着特定的方向(箭头A方向)产生较强的推力。再者，当马达轴20向相反的方向旋转时，沿着与箭头A相反的方向(这时，是箭头B方向)产生较强的推力。
因此，连接轴24便一直在产生要向任意一个方向移动那样较强的推力的状态下旋转，即便在轻负载时，也不会出现伴随转矩的变动的齿轮咔哒声，可以实现进一步的静音化。
在连接轴24无论在哪一个方向上受到推力的情况下，在连接轴24上产生的推力，经由连接轴24的阶梯部24T、轴承48、以及突起50，能够分别可靠地阻止箭头A方向的趋向，另外，经由连接轴24的阶梯部24T、轴承46、以及挡圈52，能够可靠地阻止箭头B方向的趋向。因此，支撑马达轴20或支撑着双曲线齿轮30的旋转轴31的图未示的轴承，只要只承受原来在各自的一侧产生的啮合反作用力即可，在马达轴20一侧，双曲线齿轮30的一侧，都可以直接使用已有的(或标准的)马达或者齿轮箱，没必要特别进行设计变更。
另一方面，在将产生的推力的方向设定为相反的情况下，例如，当马达轴20向特定的方向旋转时，在连接轴24上，从马达轴20侧向特定的方向(例如，箭头A方向)产生推力，同时，从双曲线齿轮30产生反方向(这时，是箭头B方向)的推力。因此，推力在连接轴24内彼此相对、相抵消，在连接轴24上产生的推力，与只受到来自于双曲线齿轮30侧或马达轴20侧的推力的情况相比变小。另外，当马达轴20向相反的方向旋转时，这次推力在连接轴24内彼此相反、相抵消，在连接轴24上产生的推力，与只受到来自于双曲线齿轮30侧或马达轴20侧的推力的情况相比还是变小。因而，由于支撑连接轴24的轴承46、48的推力负载急剧减少，因此可以将轴承46、48小型化，或者可以谋求低成本化、高寿命化。
另外，在这种情况下(将各推力的方向设定为相反的情况)，也是支撑马达轴20或支撑着双曲线齿轮30的旋转轴31的轴承，只要只承受原来在各自的一侧产生的啮合反作用力即可，在马达轴20一侧、双曲线齿轮30的一侧，都可以直接使用已有的(或标准的)马达，或者齿轮箱，没必要特别进行设计变更。
在该实施方式中，以如下的方式构成，即，夹着配置在连接轴的轴方向中央的环状的阶梯部24T，由一对轴承46、48支撑连接轴24，并且经由这一对轴承46、48，相对于轴方向的任意一个方向都进行定位，因此可以合理地达成该连接轴24的圆滑的旋转支撑和推力的任意的处理。
图3～图5，展示了本发明的其他的实施方式的例子。
如图3以及图4所示，在该实施方式的齿轮传动马达GM2中，不是使内螺旋部(26)卡合在螺旋小齿轮122的轴方向的大致整体上，而是经由2片板170、170进行螺旋小齿轮122和连接轴124的卡合的。再者，连接轴124，在该实施方式中，将2个部件124A、124B压入而一体化。
各板170，如图5所示，具有可以与螺旋小齿轮122的齿卡合的内齿形状的贯通孔174，在彼此重叠的状态下，经由螺丝178固定在连接轴124的一端上。再者，虽然图未示，但各板170的贯通孔174的圆周方向的相位，以与螺旋小齿轮122的齿相吻合的方式稍微偏移一点。
该实施方式的构成，相当于只将之前的实施方式的内螺旋部26的轴方向的一部分在2个部位上横切后取下的部分。板170，无论是只有1片，或者进而使相位稍微偏移而将3片、4片…重合，都可以得到同样的动力传递功能。如果配置多片，在传递容量方面可以出现富余。再者，在配置多片的情况下，只要适当进行沿着螺旋小齿轮122的齿的相位的管理，即便在各板170之间存在“间隔”也没关系。相位的管理，例如，可以用相对于各板170的贯通孔174的、螺丝孔176的圆周方向的相对位置来管理。或者也可以形成更高精度的专用的销孔。该实施方式的构成，在要求低成本性、轴方向的结构紧凑性的用途中特别有效。
对于其他的构成、作用，基本上与之前的实施方式相同，因此在图中，仅止于在同一或类似的部分上标以后两位相同的标号，而省略重复说明。
再者，在上述图1、图2所示的例子，以及图3～图5所示的例子中，都是直接使用双曲线齿轮侧的齿轮箱，并且都准备了收容连接轴24、124的连接外壳42、142。如果象这样预先用与马达、双曲线齿轮箱分体的连接外壳支撑双曲线小齿轮和支撑它的轴承，相对于推力、转矩变更，只要更换便宜的轴承和连接外壳即可。与此相对，在预先知道产生什么程度的推力等情况下，例如，分别如图6、图7、或者图8、图9所示，也可以用如下的方式构成，即，在双曲线齿轮230、330侧的齿轮箱262、362上分别一体地形成圆筒部264、364，在该圆筒部264、364中支撑连接轴224、324(324A、324B)。再者，其他的构成，与之前的实施方式相同，因此在图中，仅止于在同一或相似的部分上标以后两位相同的标号，而省略重复说明。
产业上的可利用性本发明，可以适用于各种情况。
例如，如之前的专利文献1所记载的那样，在采用活用已有的带小齿轮的马达部分，在由与形成在马达轴上的小齿轮相啮合的齿轮(中间级)承受了一次马达的旋转之后，将该动力传递给原来的双曲线小齿轮的构成的情况下，由于不能在“初级”使用双曲线齿轮组，因此双曲线齿轮组大型化，成本大幅度上升的可能性增加。但是，在中间级不使减速，而将其空转来使用的情况下，不只是与夹设该中间级相对应地成本完全增加，空间效率也恶化。
在这一点上，本发明，可以直接使用已有的带螺旋小齿轮的马达，并且只要经由1根连接轴，就可以在“初级”使用双曲线齿轮组，在该适用情况下得到的好处很多。
作为本发明的其他的适用情况，可以考虑将带螺旋小齿轮的马达积极地“转用”为正交马达。例如，在齿轮传动马达的厂家，或者较大的工厂等中，很多都有大量的通常的带螺旋小齿轮的马达的库存。在这种状况下，如果适用本发明，只要通过马达系统以外的购置，就可以实现双曲线齿轮传动马达。其结果，与包括马达在内全新地购置双曲线齿轮传动马达的情况相比，可以大幅度降低成本。
本发明的产业上的可利用性，不只限于这些适用情况，在更广泛的、将带螺旋小齿轮的马达作为双曲线齿轮传动马达的马达来加以利用的所有的情况下都可以有效地活用。
权利要求
1.一种齿轮传动马达，其特征在于，具备在马达轴的前端形成有螺旋小齿轮的马达；在一端上具有与该螺旋小齿轮连结、并可以与该螺旋小齿轮一体旋转的卡合部，在另一端上形成有双曲线小齿轮的轴部件；以及与该双曲线小齿轮相啮合的双曲线齿轮；通过所述螺旋小齿轮与所述卡合部的连结而在所述轴部件上产生的推力的方向、和通过所述双曲线小齿轮与双曲线齿轮的啮合而在该轴部件上产生的推力的方向一致。
2.一种齿轮传动马达，其特征在于，具备在马达轴的前端形成有螺旋小齿轮的马达；在一端上具有与该螺旋小齿轮连结、并可以与该螺旋小齿轮一体旋转的卡合部，在另一端上形成有双曲线小齿轮的轴部件；以及与该双曲线小齿轮相啮合的双曲线齿轮；通过所述螺旋小齿轮与所述卡合部的连结而在所述轴部件上产生的推力的方向、和通过所述双曲线小齿轮与双曲线齿轮的啮合而在该轴部件上产生的推力的方向相反。
3.一种齿轮传动马达，其特征在于，具备在马达轴的前端形成有螺旋小齿轮的马达；在一端上具有与该螺旋小齿轮连结、并可以与该螺旋小齿轮一体旋转的卡合部，在另一端上形成有双曲线小齿轮的轴部件；以及与该双曲线小齿轮相啮合的双曲线齿轮；所述轴部件由一对轴承支撑，并且经由这一对轴承、相对于轴方向的任意一个方向进行定位。
4.一种齿轮传动马达，其特征在于，具备在马达轴的前端形成有螺旋小齿轮的马达；在一端上具有与该螺旋小齿轮连结、并可以与该螺旋小齿轮一体旋转的卡合部，在另一端上形成有双曲线小齿轮的轴部件；以及与该双曲线小齿轮相啮合的双曲线齿轮；所述轴部件，在其轴方向的所述卡合部和双曲线小齿轮之间具有突出部，并且经由该阶梯部，相对于轴方向的任意一个方向进行定位。
5.如权利要求1～4的任意一项所述的齿轮传动马达，其特征在于，所述轴部件的卡合部，具有可以与所述螺旋小齿轮的齿卡合的内齿形状的贯通孔，并且具备固定在该轴部件的所述一端上的板。
6.如权利要求5所述的齿轮传动马达，其特征在于，以各自的所述贯通孔的相位与所述螺旋小齿轮的齿相吻合的相位，在轴部件的轴方向并列设置多片所述板。
7.一种齿轮传动马达用轴部件，其是将在前端具有螺旋小齿轮的马达轴的旋转、传递到减速部一侧的齿轮传动马达中所使用的轴部件，其中在一端上具有与所述螺旋小齿轮相啮合从而可以一体旋转的啮合部，并且在另一端上形成有与双曲线齿轮相啮合从而可以与该双曲线齿轮一起形成所述减速部的减速机构的双曲线小齿轮，并且，在自身的轴方向的所述卡合部和双曲线小齿轮之间具有突出部。
全文摘要
本发明可以将带螺旋小齿轮的马达作为双曲线齿轮传动马达的马达来利用。具备在马达轴(20)的前端形成有螺旋小齿轮(22)的马达(M)，在一端上，具有可以与该螺旋小齿轮(22)一体旋转的内螺旋部(卡合部)(26)，在另一端上，形成有双曲线小齿轮(28)的连接轴(轴部件)(24)，和与该双曲线小齿轮(28)相啮合的双曲线齿轮(30)。并且，夹着配置在连接轴(24)的轴方向中央的环状的阶梯部(24T)，由一对轴承(46、48)支撑连接轴(24)，同时经由这一对轴承(46、48)，相对于轴方向的任意一个方向进行定位。
文档编号F16H1/14GK1880798SQ20061009374
公开日2006年12月20日 申请日期2006年6月16日 优先权日2005年6月16日
发明者重见贵夫, 江川正则, 矶崎哲志 申请人:住友重机械工业株式会社