JPH03293949A - ギヤボックス付きモータの使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はモータの使用方法に関し、特にロータ部にギヤ
ボックスが付設されたギヤボックス付きモータの使用方
法に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のギヤボックス付きモータを使用して回転
むらの少ない円滑な回転運動を得るためには、ギヤボッ
クス付きモータに、高精度な歯車。

高剛性なギヤボックスハウジングおよび高精度かつ高剛
性の軸受けという３つの条件が必要であると考えられて
いた。

また、従来、ギヤボックス付きモータについては、出力
軸にかかるラジアル荷重の方向性を特に考慮することな
く、任意の方向から出力軸にラジアル荷重がかかる状態
で使用していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のギヤボックス付きモータの使用方法では
、出力軸にかけられるラジアル荷重の方向によっては、
例えば第９図に示すように、歯車間で片当たりが発生し
て、出力軸の回転むらが大きくなるという問題点があっ
たや 本発明の目的は、上述の点に鑑み、出力軸にかかるラジ
アル荷重の方向を出力軸と前段の回転軸との中心を結ぶ
方向（以下、中心間距離方向という）に選定した状態で
ギヤボックス付きモータを使用することにより、ギヤボ
ックスハウジングの剛性の高い低いのいかんにかかわら
ず、出力軸の回転むらを抑制できるようにしたギヤボッ
クス付きモータの使用方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のギヤボックス付きモータの使用方法は、ロータ
部にギヤボックスが付設されたギヤボックス付きモータ
において、出力軸に対して出力軸と前段の回転軸とを結
ぶ中心間距離方向にラジアル荷重がかかるように使用す
ることを特徴とする。

〔作用〕

本発明のギヤボックス付きモータの使用方法では、出力
軸に対して出力軸と前段の回転軸とを結ぶ中心間距離方
向にラジアル荷重がかかるように使用することで、歯車
間の片当たりが解消され、出力軸の回転むらが抑制され
る。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明の使用方法が適用されるギヤボックス
付きモータの一例を示す斜視図である。

このギヤボックス付きモータは、ロータ部１と、ギヤボ
ックス２とから、その主要部が構成されている。なお、
ロータ部１におけるロータの駆動方式は、どうような方
式であってもよい。

ギヤボックス２では、ギヤボックス筺体２ａとギヤボッ
クス蓋体２ｂとが複数のビス３によって螺着されてギヤ
ボックスハウジングが形成されている。なお、符号４は
、ギヤボックス付きモータを他の部材にねし止めするた
めに使用される複数の雌ねじ穴を示している。

ギヤボックス２内には、第２図に示すように、ロータ部
１内のロータ（図示せず）からギヤボックス２内に延出
され先端部にはすば歯車が刻設されて第１段ピニオン２
１ａが形成されたロータ軸２１と、第１段ビニオン２１
ａに噛合するはすば歯車が刻設された第１段ギヤ２２と
、第１段ギヤ２２が取り付けられた第１段回転軸２３と
、第１段回転軸２３に対して第１段ギヤ２２と共軸的に
取り付けられはすば歯車が刻設された第２段ビニオン２
４と、第２段ピニオン２４に噛合するはすば歯車が蝮刻
された第２段ギヤ２５と、第２段ギヤ２５が取り付けら
れた出力軸２６とからなる減速歯車機構が配設されてい
る。なお、符号２７ａおよび２７ｂは第１段回転軸２３
を回転自在に支持する一対のすべり軸受け、２８ａおよ
び２８ｂは出力軸２６を回転自在に支持するボールベア
リングでなるころがり軸受け、２９は地板をそれぞれ示
す。

本発明者は、上述したようなギヤボックス付きモータを
使用して、出力軸２６に対するラジアル荷重の方向等を
変化させて後述する種々の実験を行ったが、この際、ギ
ヤボックス付きモータに対して第３図に示すような方向
付けを行った。すなわち、第３図の紙面の左右方向を東
西（ＥＥおよびＷＷ）　、上下方向を南北（ＮＮおよび
ＳＳ）として、方向に名前を付けた。なお、出力軸２６
と第１段回転軸２３との中心を結ぶ中心間距離方向は、
北東（ＮＷ）および南西（ＳＷ）の方向に一致している
。

第４図は、鋼材から切り出して試作した完全剛体に近い
標準型ギヤボックスハウジング（以下、単に標準型ハウ
ジングという）と、アルミダイキャストで製作されてい
る量産型ギヤボックスハウジング（以下、単に量産型ハ
ウジングという）とでのラジアル荷重による出力軸２６
の倒れの測定値と、完全剛体ギャボ・７クスハウジング
でのラジアル荷重による出力軸２６の倒れの理想値とを
比較するグラフである。このグラフからもわかるように
、標準型ハウジングの測定値はきわめて完全剛体ギヤボ
ックスハウジングの理想値に近いものであり、標準型ハ
ウジングは剛性がきわめて高いものであることがわかる
。これに対して、量産型ハウジングの測定値は完全剛体
ギヤボックスハウジングの理想値からかなり離れており
、量産型ハウジングは剛性が低いものであることがわか
る。

第５図（ａ）は、比較的精度の高い歯車群からなる減速
歯車機構を使用するギヤボックス付きモータで、ラジア
ル荷重の方向を変化させながら、出力軸２６における最
終段合成回転変動値（単位はｒｍｓ％：ｒｏｏｔ　　ｍ
ｅａｎ　　５ｑｕａｒｅ％）がどの程度になるかをプロ
ットしたグラフである。このグラフからもわかるように
、量産型ハウジングを使用するギヤボックス付きモータ
の場合と標準型ハウジングを使用するギヤボックス付き
モータの場合とでは、出力軸２６に対するラジアル荷重
の方向が出力軸２６と第１段回転軸２３との中心を結ぶ
中心間距離方向に一致するときには最終段合成回転変動
値はあまり変わりがなく、出力軸２６に対するラジアル
荷重の方向が出力軸２６と第１段回転軸２３との中心を
結ぶ中心間距離方向に直交するときには最終段合成回転
変動値が大きく異なることがわかる。また、出力軸２６
に対するラジアル荷重の方向が出力軸２６と第１段回転
軸２３との中心を結ぶ中心間距離方向に一致するときで
も、出力軸２６に対して第１段回転軸２３から離れる方
向にラジアル荷重がかかる場合の方が、出力軸２６に対
して第１段回転軸２３に近づく方向にラジアル荷重がか
かる場合よりもさらに回転むらが少なくなることがわか
る。

第５図（ｂ）は、比較的精度の低い歯車群からなる減速
歯車機構を使用するギヤボックス付きモータで、ラジア
ル荷重の方向を変化させながら、出力軸２６における最
終段合成回転変動値がどの程度になるかをプロットした
グラフである。このグラフからもわかるように、量産型
ハウジングを使用するギヤボックス付きモータの場合と
標準型ハウジングを使用するギヤボックス付きモータの
場合とでは、出力軸２６に対するラジアル荷重の方向が
出力軸２６と第１段回転軸２３との中心を結ぶ中心間距
離方向に一致するときには最終段合成回転変動値はあま
り変わりがなく、出力軸２６に対するラジアル荷重の方
向が出力軸２６と第１段回転軸２３との中心を結ぶ中心
間距離方向に直交するときには最終段合成回転変動値が
大きく異なることがわかる。また、出力軸２６に対する
ラジアル荷重の方向が出力軸２６と第１段回転軸２３と
の中心を結ぶ中心間距離方向に一致するときでも、出力
軸２６に対して第１段回転軸２３から離れる方向にラジ
アル荷重がかかる場合の方が、出力軸２６に対して第１
段回転軸２３に近づく方向にラジアル荷重がかかる場合
よりもさらに若干回転むらが少なくなることがわかる。

第５図（ａ）および第５図（ｂ）で見る限り、歯車の精
度は出力軸２６における最終段合成回転変動値に影響を
与えるものの、出力軸２６に対するラジアル荷重の方向
の違いによる影響の方が大きいといえる。

第６図（ａ）は、ラジアル荷重の変化に対するラジアル
荷重の方向と最終段合成回転変動値との関係をブッロト
したグラフである。ラジアル荷重としては、４ｋｇ！、
８ｋｇＦおよび１２ｋｇｆの３種類の荷重を与えた。な
お、単位はｒｍｓ％である。ボールベアリングでなるこ
ろがり軸受け２８ａに対してウェーブワッシャによるス
ラスト方向の予圧２ｋｇｆをあらかじめ与えた状態で調
べた。このグラフからもわかるように、ラジアル荷重の
変化は出力軸２６の回転むらに対してあまり影響を与え
ないことがわかる。また、第５図（ａ）および（ｂ）か
らもわかったように、出力軸２６に対するラジアル荷重
の方向が出力軸２６と第１段回転軸２３との中心を結ぶ
中心間距離方向に一致するときに出力軸２６における最
終段合成回転変動値が小さくなり、さらに出力軸２６に
対して第１段回転軸２３から離れる方向にラジアル荷重
がかかる場合にさらに若干回転むらが少なくなることが
わかる。

第６図（ｂ）は、スラスト荷重の有無に対するラジアル
荷重の方向と最終段合成回転変動値との関係をプソロト
したグラフである。なお、ボールベアリングでなるころ
がり軸受け２８ａに対してウェーブワッシャによる予圧
２ｋｇｆを与えた場合と与えなかった場合とについて調
べた。単位はｒｍｓ％である。このグラフからもわかる
ように、ボールベアリングでなるころがり軸受け２８ａ
に対するウェーブワッシャによる予圧の有無は、出力軸
２６の回転むらに対してあまり影響を与えないことがわ
かる。また、第５図（ａ）および（ｂ）からもわかった
ように、出力軸２６に対するラジアル荷重の方向が出力
軸２６と第１段回転軸２３との中心を結ぶ中心間距離方
向に一致するときに出力軸２６における最終段合成回転
変動値が小さくなり、さらに出力軸２６に対して第１段
回転軸２３から離れる方向にラジアル荷重がかかる場合
にさらに若干回転むらが少なくなることがわかる。

以上の実験結果を総合すると、出力軸２６０回転むらは
、従来から考えられていたギヤボックスハウジングの剛
性そのものよりも、出力軸２６に対してラジアル荷重を
与える方向によって大きく変動し、ラジアル荷重を与え
る方向によっては量産型ハウジングでも標準型ハウジン
グと同程度に出力軸２６の回転むらを抑えることができ
ることが判明した。

このような結果が得られたのは、出力軸２６に加えられ
るラジアル荷重の方向が中心間距離方向の場合には、出
力段ギヤである第２段ギヤ２５とその前段のピニオンで
ある第２段ビニオン２４との噛合が確実となる一方、出
力軸２６に加えられるラジアル荷重の方向が中心間距離
方向と直交する方向の場合には、第９図に示したように
片当たりが生じて、圧力角誤差により回転むらが生しる
ことになるからであると考えられる。特に、第２図に示
すように、第２段ギヤ２５と第２段ビニオン２４とがは
すば歯車の場合には、さらに重なり噛み合い率が小さく
なるので、平歯車の噛合の場合よりも回転むらが大きく
なる。また、出力軸２６に対するラジアル荷重の方向が
出力軸２６と第１段回転軸２３との中心を結ぶ中心間距
離方向に一致するときでも、出力軸２６に対して第１段
回転輪２３から離れる方向にラジアル荷重がかかる場合
の方が出力軸２６に対して第１段回転軸２３に近づく方
向にラジアル荷重がかかる場合よりもさらに若干回転む
らが少なくなるのは、出力軸２６に対して第１段回転輪
２３に近づく方向にラジアル荷重がかかる場合には第２
段ギヤ２５と第２段ビニオン２４との噛合が深くなり過
ぎて出力軸２６の回転度むらの原因となるおそれがある
が、出力軸２６に対して第１段回転軸２３から離れる方
向にラジアル荷重がかかる場合にはこのようなおそれが
なくなるからであると考えられる。

第７図（ａ）および（ｂ）は、出力軸２６に出力歯車３
１を取り付け、出力歯車３１を他の歯車３２に噛合させ
た場合のラジアル荷重がかかる方向をそれぞれ例示して
いる。一般に、歯車間の噛合の場合には、出力歯車３１
のピッチ円と他の歯車３２のピッチ円との両者に対する
接線方向に力の伝達が行われるので、この方向と平行な
方向のラジアル荷重が出力軸２６に対してかかることに
なる。したがって、第７１ｍ（ａ）および（ｂ）に示す
ように、出力歯車３１のピッチ円と他の歯車３２のピッ
チ円との両者に対する接線方向が出力軸２６と第１段回
転軸２３との中心間距離方向となるように出力歯車３１
に他の歯車３２を噛合させれば、出力軸２６の回転むら
が少なくてすむことになる。なお、第７図（ｂ）の例の
方が、第７図（ａ）の例に比べて、出力軸２６が第１段
回転軸２３から諦れる方向に出力軸２６に対してラジア
ル荷重がかかるので、より回転むらが少なくなるといえ
る。

第８図（ａ）および（ｂ）は、出力軸２６に出力歯車３
１を取り付け、出力歯車３１をタイミングベルト３３を
介して他の歯車３４に連結させた場合のラジアル荷重が
かかる方向をそれぞれ例示している。一般に、タイミン
グベルト３３の場合には、引っ張られる側のタイミング
ベルト３３の展張方向に力の伝達が行われるので、この
方向と平行な方向にラジアル荷重が出力軸２６に対して
かかることになる。したがって、第８図（ａ）および（
ｂ）に示すように、引っ張られる側のタイミングヘルド
３３の展張方向が出力軸２Ｇと第１段回転軸２３との中
心間距離方向となるように出力歯車３１に他の歯車３４
を介してタイミングヘルド３３を噛合させれば、出力軸
２６の回転むらが少なくてすむことになる。なお、第８
図（ｂ）の例の方が、第８図（ａ）の例に比べて、出力
軸２６が第１段回転軸２３から離れる方向に出力軸２６
に対してラジアル荷重がかかるので、より回転むらが少
なくなるといえる。

ところで、上記実施例では、第１図に示したギヤボック
ス付きモータを例にとって説明したが、本発明の使用方
法が適用されるギヤボックス付きモータが第１図に示し
たギヤボックス付きモータに限定されるものではないこ
とはいうまでもない。

例えば、上記実施例で使用したギヤボックス付きモータ
は、減速歯車機構が第２図に示したようにはすば歯車を
使用するものであったが、減速歯車機構に使用される歯
車は平歯車等でもよく、その形状および種類は問わない
ものである。また、上記実施例で使用したギヤボックス
付きモータは、減速歯車機構が第２図に示したように２
段の減速歯車機構からなるものであったが、１段または
３段以上の減速歯車機構を使用するギヤボックス付きモ
ータであっても本発明が同様に適用できる。

また、上記実施例では、第２段回転軸２３が外部に露呈
していて出力軸２６と第２段回転軸２３との中心間距離
方向が一目でわかるようになっているギヤボックス付き
モータを使用したが、前段の回転軸がカバー等によって
外部から見えないようなギヤボックス付きモータの場合
には、カバー等の上に前段の回転軸の位置またはラジア
ル荷重をかけるべき中心間距離方向を表示するようにし
ておくと、ギヤボックス付きモータの使用に際して非常
に便利である。

さらに、上記実施例では、出力軸２６に取り付る出力歯
車３１に対する他の歯車３２やタイミングベルト３３の
噛合によって出力軸２６にラジアル荷重が与えられるよ
うになっているが、出力軸２６のラジアル荷重がかかる
方向に対抗する方向から弾性手段等によりあらかじめバ
イアス荷重をかけて歯車間の片当たりを防止するように
してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、出力軸にかかる
ラジアル荷重の方向を出力軸と前段の回転軸との中心間
距離方向に選定してギヤボックス付きモータを使用する
ことにより、ギヤボックスハウジングの剛性の高い低い
のいかんにかかわらず、出力軸の回転むらを高精度に抑
制することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の使用方法が適用されるギヤボックス付
きモータの一例の外観を示す斜視図、第２図は第１図に
示したギヤボックス付きモータのギヤボックス内に配置
された減速歯車機構を示す側面図、 第３図は第１図に示したギヤボックス付きモータに付し
た方向を説明するための図、 第４図は標準型ハウジングと量産型ハウジングとでのラ
ジアル荷重による出力軸の倒れの測定値と完全剛体ギヤ
ボックスハウジングでのラジアル荷重による出力軸の倒
れの理想値とを比較するグラフ、 第５図（ａ）は比較的精度の高い歯車群からなる減速歯
車機構を使用するギヤボックス付きモータでラジアル荷
重の方向を変化させながら出力軸における最終段合成回
転変動値がどの程度になるかをプロットしたグラフ、 第５図（ｂ）は比較的精度の低い歯車群からなる減速歯
車機構を使用するギヤボックス付きモータでラジアル荷
重の方向を変化させながら出力軸における最終段合成回
転変動値がどの程度になるかをプロントしたグラフ、 第６図（ａ）はラジアル荷重の変化に対するラジアル荷
重の方向と最終段合成回転変動値との関係をプンロトし
たグラフ、 第６図（ｂ）はスラスト荷重の有無に対するラジアル荷
重の方向と最終段合成回転変動値との関係をプッロトし
たグラフ、 第７図（ａ）および（ｂ）は本発明のギャボ・２クス付
きモータの使用方法の一例をそれぞれ示す図、 第８図（ａ）および（ｂ）は本発明のギヤボックス付き
モータの使用方法の他の例をそれぞれ示す図、 第９図は歯車間での片当たりを説明するための１である
。 図において、 １・・・ロータ部、 ２・・・ギヤボックス、 ２ａ・・ギヤボックス筐体、 ２ｂ・・ギヤボックス蓋体、 ３・・・ビス、 ４・・・雌ねじ穴、 ２１ａ ２１　・ ２２　・ ２３　・ ２４　・ ２５　・ ２６　・ ２７　ａ。 ２８ａ。 ２９　・ ３１　・ ３２゜ ３３　・ ・第１段ビニオン、 ・ロータ軸、 ・第１段ギヤ、 ・第１段回転軸（前段の回転軸）、 ・第２段ビニオン、 ・第２段ギヤ、 ・出力軸、 ２７ｂ・すべり軸受け、 ２８ｂ・ころがり軸受け、 ・地板、 ・出力歯車、 ３４・他の歯車、 ・タイミングベルトである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロータ部にギヤボックスが付設されたギヤボックス付き
   モータにおいて、 出力軸に対して出力軸と前段の回転軸とを結ぶ中心間距
   離方向にラジアル荷重がかかるように使用することを特
   徴とするギヤボックス付きモータの使用方法。