JP6138732B2 - ２軸減速装置 - Google Patents

Description

本発明は、物品を互いに直交する２軸周りに回転移動させるべく用いられる２軸減速装置に関する。

近年、発電、照明等の用途に太陽光を利用する各種の装置が実用化されている。この種の装置においては、太陽光を効率的に集光するために、ミラー、レンズ、パネル等の平板状の物品を太陽に正対して追従移動させ、夫々の位置で位置決めする必要があり、この種の用途においては、特許文献１、２等に開示された装置が用いられている。

この装置は、出力端に取り付けた物品を、各別の回転駆動源の駆動により互いに直交する２軸（鉛直軸及び水平軸）周りに回転させることにより前述した移動及び位置決めを実現すべく構成されている

特許第５２９２１０８号公報 特開２０００−２５８７２２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された装置は、多数の歯車を組み合わせた構成を有しており、また特許文献２に開示された装置は、鉛直軸周りに回転する基台上に水平軸周りに回転する物品の支持台を取付け、基台及び支持台を各別の回転駆動源により駆動する専用の装置として構成されており、いずれも構成の複雑化が避けられないという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、出力端に取り付けた物品を、互いに直交する２軸周りに減速回転させて移動及び位置決めすることができる簡素な構成の装置を提供することを目的とする。

本発明に係る２軸減速装置は、出力端に取り付けた物品を、各別の回転駆動源の駆動により互いに直交する２軸周りに減速回転させる２軸減速装置において、互いに直交する入力軸及び出力軸、並びに両軸を回転伝達可能に連結する歯車機構を筐体内に備える２つの減速機ユニットを、夫々の入力軸が平行をなし、夫々の出力軸が直交するように組み付け、夫々の減速機ユニットから突出する入力軸の一端を回転駆動源に連結し、一方の減速機ユニットから突出する出力軸の一端に前記物品の取付け台を、他方の減速機ユニットから突出する出力軸の一端に固定台を設けてあることを特徴とする。

本発明においては、互いに直交する入力軸及び出力軸と両軸を連結する歯車機構とを筐体内に備える２つの減速機ユニットを別個に構成し、これらを、夫々の入力軸が平行をなし、夫々の出力軸が直交するように組み付ける。２つの減速機ユニットの入力軸は、各別の回転駆動源に連結し、２つの減速機ユニットの出力軸の端部には固定台、取付け台を夫々設け、固定台を適宜の固定位置に固定し、物品は取付け台に取り付けて使用する。前記入力軸、出力軸及び歯車機構を備える２つの減速機ユニットを組み付けた簡素な構成により、前記物品の移動及び位置決めを実施することができる。

また本発明に係る２軸減速装置は、前記減速機ユニットが、前記入力軸と平行をなし、前記出力軸と直交する座面を有する連結座を前記筐体の外面に備え、２つの減速機ユニットは、Ｌ字形断面を有し、夫々の連結座に２辺を固定した連結金具を介して連結して組み付けてあることを特徴とする。

この発明においては、２つの減速機ユニットの組み付けを、夫々の筐体に設けた連結座と、Ｌ字形断面を有する連結金具とを用いて簡素に実現する。

また本発明に係る２軸減速装置は、前記歯車機構が、前記入力軸と一体回転するウォームと、前記出力軸と一体回転するウォームホイールとを備えるウォーム歯車機構であることを特徴とする。

この発明においては、入力軸と出力軸とを回転伝達可能に連結する歯車機構としてウォーム歯車機構を使用する。ウォーム歯車機構は、最小限のバックラッシ下での回転伝達が可能であり、バックラッシの影響による物品の位置決め誤差を低減し、正確な位置決めが可能となる。またウォーム歯車機構は、ウォームホイールからウォームへの回転伝達を規制するロック機能を有するから、物品の自重による位置ずれを防止することができる。

また本発明に係る２軸減速装置は、前記回転駆動源がステップモータであることを特徴とする。

この発明においては、回転駆動源としてステップモータを使用する。ステップモータは回転位置の制御が可能であり、取付け台に取り付けた物品の回転位置（角度）を高精度に定めることができる。

また本発明に係る２軸減速装置は、前記２つの減速機ユニットを、夫々の出力軸が水平方向及び鉛直方向に対して傾斜する姿勢となるように前記固定台を固定箇所に固定して使用されることを特徴とする。

この発明においては、歯車機構のバックラッシの影響を排除し、取付け台に取り付けた物品を高精度に位置決めすることができる。

本発明に係る２軸減速装置においては、簡素な構成を有する２つの減速機ユニットを組み付けることで、出力端に取り付けた物品を互いに直交する２軸周りに減速回転させて移動及び位置決めすることができる。

実施の形態に係る２軸減速装置の正面図である。 実施の形態に係る２軸減速装置の側面図である。 減速機ユニットを部分的に破断して示す正面図である。 減速機ユニットを部分的に破断して示す側面図である。 実施の形態に係る２軸減速装置の使用状態を示す説明図である。 実施の形態に係る２軸減速装置の使用状態を示す説明図である。 実施の形態に係る２軸減速装置の使用状態を示す説明図である。 実施の形態に係る２軸減速装置の使用状態を示す説明図である。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、実施の形態に係る２軸減速装置の正面図、図２は、実施の形態に係る２軸減速装置の側面図である。図示の如く２軸減速装置は、２つの減速機ユニット１、１を後述の如く組み付けて構成されている。

減速機ユニット１、１は、同一の構成を有している。図３は、減速機ユニット１を部分的に破断して示す正面図、図４は、減速機ユニット１を部分的に破断して示す側面図である、これらの図の向きは、図１、２において上位置に示す減速機ユニット１の向きと対応している。

図示の如く減速機ユニット１は、矩形箱形をなすハウジング（筐体）１０と、該ハウジング１０の内部に支持された入力軸１１及び出力軸１２とを備える、入力軸１１は、ハウジング１０の一側半部に貫通形成された円形断面の支持孔１１ａ内に一対の玉軸受１３，１３により両持ち支持されており、玉軸受１３，１３による支持位置間に一体形成されたウォーム１４を備えている。

入力軸１１の一端は、支持孔１１ａの一側の開口を通してハウジング１０の外部に突出させてある。入力軸１１が突出するハウジング１０の外面には、支持孔１１ａの同側の開口に一端を嵌め合わせた筒形のブラケット２０を介してモータ（駆動源）２が取付けられている。モータ２は、ブラケット２０内に突出するモータ軸２１を有している。モータ軸２１の突出端は、入力軸１１の突出端と同軸上に突き合わせてあり、モータ軸２１と入力軸１１とは、カップリング２２を介して連結されている。モータ２は、例えば、回転角度の制御が可能なステップモータであり、入力軸１１は、モータ２からの伝動により軸周りに回転駆動される。

出力軸１２は、ハウジング１０の他側半部に貫通形成された円形断面の支持孔１２ａ内に一対の玉軸受１５、１５により両持ち支持されており、入力軸１１から所定長離隔した位置で、該入力軸１１と軸心を直交させて配置されている。

出力軸１２には、玉軸受１５、１５による支持位置間にウォームホイール１６が嵌着固定されており、該ウォームホイール１６は、入力軸１１に一体形成されたウォーム１４に噛合させてある。出力軸１２には、ウォーム１４及びウォームホイール１６を備える歯車機構を介して入力軸１１の回転が減速伝動され、出力軸１２は、入力軸１１と直交する軸周りに、入力軸１１よりも低速度にて回転する。

出力軸１２の両端は、支持孔１２ａの両側の開口を通してハウジング１０の外部に突出させてあり、一方の突出端には、円板状をなす回転台３が、同軸をなして嵌着固定されている。回転台３は、モータ２の取付け面と直交するハウジング１０の外面上に位置し、出力軸１２の回転に応じて、該出力軸１２と一体回転する。

以上の如く構成された減速機ユニット１において、駆動源としてのモータ２の回転は、入力軸１１、ウォーム１４、ウォームホイール１６及び出力軸１２を介して回転台３に伝えられ、該回転台３が出力軸１２の軸心周りに回転する。入力軸１１と出力軸１２とを連結する歯車機構は、ウォーム１４及びウォームホイール１６を備えるウォーム歯車機構に限らず、傘歯車機構、ハイポイド歯車機構等、互いに直交する入力軸１１と出力軸１２とを回転伝達可能に連結する他の歯車機構であってもよいが、ウォーム歯車機構は、最小限のバックラッシ下での回転伝達が可能であるから、モータ２の正逆転の切り換え時に発生する位置ずれを軽微に抑えることができる。

出力軸１２が突出するハウジング１０の外面には、夫々の４隅に連結座１７、１７…が設けてある。これらの連結座１７、１７…は、出力軸１２の軸心と直交し、入力軸１１の軸心と平行をなして加工された座面を有しており、夫々の中央部には通し孔１８、１８…が形成されている。通し孔１８は、出力軸１２の軸長方向と平行をなし、ハウジング１０の両面の対応する位置にある連結座１７、１７間を連通するように形成されている。

ハウジング１０は、入力軸１１の軸心を通る割り線により２つ割り可能であり、入力軸１１、出力軸１２、軸受１３、１５、ウォームホイール１６等を組み付けた状態で夫々の半部を合わせ、ハウジング１０の両短辺に沿って相隣する連結座１７、１７間に位置する固定ボルト１９、１９…（図４参照）を締め付けることにより一体化させてある。

図１、図２に示す２軸減速装置は、以上の如く構成された減速機ユニット１を２つ使用し、これらを、モータ２、２の取付け部を同側として夫々の入力軸１１、１１が平行となり、且つ夫々の出力軸１２、１２が直交するように位置合わせし、２つの連結金具４により連結して構成されている、

連結金具４は、Ｌ字形断面を有するアングル材であり、夫々の一辺は、一方の減速機ユニット１のハウジング１０の両面の短辺に沿って並ぶ連結座１７、１７に当て、これらの連結座１７、１７に設けた通し孔１８、１８に固定ボルト４０、４０を通し、両側で締め付けることにより、ハウジング１０を両面から挟持するように共締め固定される。

連結金具４の他辺は、固定位置から外向きに延びており、これらの他辺は、他方の減速機ユニット１のハウジング１０の一面（回転台３の取付け側と逆側の面）の長辺に沿って並ぶ連結座１７、１７にスペーサ５を介して当接させ、前記連結座１７、１７に設けた通し孔１８、１８に通した固定ボルト４０、４０を両側で締め付けることにより、前記連結座１７、１７にスペーサ５を介して密着するように共締め固定される。

２つの減速機ユニット１は、連結金具４による上記の連結により、図１、図２に示すように構成される。なお、スペーサ５は、他方の減速機ユニット１のハウジング１０の前記一面から突出する出力軸１２の軸端部の配設空間を確保するために使用されている。

図５〜図８は、以上の如く構成された実施の形態に係る２軸減速装置の使用状態を示す説明図である。これらの図は、２つの減速機ユニット１、１のハウジング１０、モータ２及び回転台３を、連結金具４及びスペーサ５と共に模式的に示す斜視図であり、以下の説明においては、各図の上下、左右を使用する。

これらの図に示す如く２軸減速装置は、２つの減速機ユニット１、１の出力端に取付けた回転台３、３の一方を適宜の固定箇所に固定し、他方にミラー、レンズ、パネル等の物品６を取付けて使用される。図５においては、下位置にある減速機ユニット１（下ユニット）のハウジング１０から下向きに突出する回転台３が床面等の略水平な固定箇所（図示せず）に固定され、物品６は、上位置にある減速機ユニット１（上ユニット）のハウジング１０から右向きに突出する回転台３にＬ字形の取付け具６０を介して取付けてある。

この場合、下ユニットのハウジング１０は、該下ユニットのモータ２を駆動することにより、回転台３の固定面上で略鉛直な軸周りに回転し、上ユニットのハウジング１０も一体回転する。一方、上ユニットの回転台３は、該上ユニットのモータ２を駆動することにより略水平な軸周りに回転する。この結果、物品６は、下ユニットのモータ２を駆動することにより鉛直軸周りに回転し、上ユニットのモータ２を駆動することにより水平軸周りに回転することとなり、互いに直交する２軸周りに物品６を回転移動させ、該物品６の角度を適宜に変更することができる。

図６は、図５とは逆に、下ユニットのハウジング１０から下向きに突出する回転台３に物品６を取付け、上ユニットのハウジング１０から右向きに突出する回転台３を壁面等の略鉛直な固定箇所（図示せず）に固定した使用形態を示している。この使用形態において物品６は、上ユニットのモータ２の駆動に応じて水平軸周りに回転し、下ユニットのモータ２の駆動に応じて鉛直軸周りに回転することとなり、互いに直交する２軸周りに物品６を回転移動させ、該物品６の角度を適宜に変更することができる。

図７、図８は、２つの減速機ユニット１を左右方向に並べた使用形態を示している。図７においては、左位置にある減速機ユニット１（左ユニット）のハウジング１０から下向きに突出する回転台３が、床面等の略水平な固定箇所（図示せず）に固定され、物品６は、右位置にある減速機ユニット１（右ユニット）のハウジング１０から右向きに突出する回転台３に取付けてある。また図８においては、右ユニットのハウジング１０から右向きに突出する回転台３が、壁面等の略鉛直な固定箇所（図示せず）に固定され、物品６は、左ユニットのハウジング１０から下向きに突出する回転台３に取付けてある。これらの使用形態においても物品６は、左ユニット及び右ユニットのモータ２、２の駆動に応じて水平軸及び鉛直軸周りに回転移動し、該物品６の角度を適宜に変更することができる。

実施の形態に係る２軸減速装置は、以上のような種々の使用形態にて使用することができ、前述した如く、ミラー、レンズ、パネル等の物品６を太陽に追従移動させる用途等の広範な用途に使用することができる、実施の形態に係る２軸減速装置は、同一構成を有する２つの減速機ユニット１、１を、連結金具４での連結により組み付けた構成を有しており、前述した用途で従来使用されていた装置の構成を大幅に簡素化することができる。

減速機ユニット１が内蔵するウォーム歯車機構は、前述の如く、最小限のバックラッシ下での回転伝達が可能であるから、モータ２、２の正逆転の切り換え時にバックラッシに起因して発生する物品６の位置ずれを軽微に抑え、該物品６を正確に位置決めすることができる。またウォーム歯車機構は、ウォームホイール１６からウォーム１４への回転伝達を規制するロック機能を有するから、モータ２の非駆動時に物品６の自重により回転台３が回転する虞れがなく、物品６は位置決めされた状態を維持することができる。またモータ２は、ステップモータとしてあり、該モータ２の回転を減速して回転台３に伝えるように構成してあるから、回転台３、３の回転により物品６の回転位置（角度）を高精度に定めることができる。

図５〜図８に示す使用形態においては、２つの減速機ユニット１、１のいずれかの出力軸１２が鉛直となる。出力軸１２が鉛直である減速機ユニット１においては、入力軸１１側のウォーム１４と出力軸１２側のウォームホイール１６との噛合部にバックラッシ相当分の遊びが存在する。前述の如く、ウォーム１４とウォームホイール１６との間のバックラッシはわすかであるが、出力端に取付けたと物品６に前記遊びに起因する位置ずれが生じる虞れがある。

このような位置ずれの発生は、２つの減速機ユニット１、１を夫々の出力軸１２、１２を傾斜させた姿勢で設置することで解消することができる。この場合、出力軸１２に固定したウォームホイール１６は、出力端に取付けた物品６及び取付け具６０（並びに回転駆動源）の自重により付勢され、入力軸１１側のウォーム１４に片当たり状態で噛み合うこととなる。この結果、前述した遊びの影響を排除し、物品６を正確に位置決めすることが可能となる。２つの減速機ユニット１、１夫々の出力軸１２、１２の傾斜角度は、適宜に設定可能であるが、水平及び鉛直方向の夫々に対して４５°とするのが望ましい。

なお、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等な意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 減速機ユニット
２ モータ（回転駆動源）
３ 回転台（取付け台、固定台）
４ 連結金具
６ 物品
１０ ハウジング（筐体）
１１ 入力軸
１２ 出力軸
１４ ウォーム（歯車機構）
１６ ウォームホイール（歯車機構）
１７ 連結座

Claims (5)

1. 出力端に取り付けた物品を、各別の回転駆動源の駆動により互いに直交する２軸周りに減速回転させる２軸減速装置において、
   互いに直交する入力軸及び出力軸、並びに両軸を回転伝達可能に連結する歯車機構を筐体内に備える２つの減速機ユニットを、夫々の入力軸が平行をなし、夫々の出力軸が直交するように組み付け、夫々の減速機ユニットから突出する入力軸の一端を回転駆動源に連結し、一方の減速機ユニットから突出する出力軸の一端に前記物品の取付け台を、他方の減速機ユニットから突出する出力軸の一端に固定台を設けてあることを特徴とする２軸減速装置。
2. 前記減速機ユニットは、前記入力軸と平行をなし、前記出力軸と直交する座面を有する連結座を前記筐体の外面に備え、２つの減速機ユニットは、Ｌ字形断面を有し、夫々の連結座に２辺を固定した連結金具を介して連結して組み付けてあることを特徴とする請求項１に記載の２軸減速装置。
3. 前記歯車機構は、前記入力軸と一体回転するウォームと、前記出力軸と一体回転するウォームホイールとを備えるウォーム歯車機構であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の２軸減速装置。
4. 前記回転駆動源はステップモータであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の２軸減速装置。
5. 前記２つの減速機ユニットを、夫々の出力軸が水平方向及び鉛直方向に対して傾斜する姿勢となるように前記固定台を固定箇所に固定して使用されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の２軸減速装置。

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