JP6517049B2 - トルクアーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、トルクアーム構造に関する。

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、減速機の出力軸に相手機械の被駆動軸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するトルクアーム構造を設ける必要がある。

トルクアーム構造の例として、例えば特許文献１には、トルクアームの一端側を減速機のケーシングに複数のボルトで固定した構造が開示されている。

特開２００３−２９９２９５号公報

上記特許文献１のような構造では、各ボルトの締結力に差があるときや大きな衝撃荷重を受けたときに、ボルトが損傷する可能性がある。

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、トルクアームと減速機ケーシングとの固定から、衝撃荷重による損傷のおそれがあるボルトを排除する技術を提供することにある。

本発明のある態様は、減速機と、減速機の出力軸周りの回転を防止するトルクアームと、を備えるトルクアーム構造である。減速機ケーシングには被嵌合部が設けられ、トルクアームには、減速機ケーシングの被嵌合部に嵌合する嵌合部が設けられる。嵌合部が被嵌合部に嵌合した状態で、嵌合部と被嵌合部とが減速機の出力軸周りの回転方向に対向するように構成される。

この態様によると、トルクアームと減速機ケーシングとの固定からボルトが排除されているので、ボルトが損傷することがない。また、トルクアームの嵌合部の比較的広い面積で減速機ケーシングからの荷重を受けるため、一箇所に大きな荷重を受けることがなく、衝撃荷重を分散することができる。

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。

本発明のトルクアーム構造によれば、トルクアームと減速機ケーシングとの固定から、衝撃荷重による損傷のおそれがあるボルトを排除することができる。

ギヤモータと、本発明の一実施形態に係るトルクアーム構造と、を備えるベルトコンベヤシステムの側面図である。 図１のベルトコンベヤシステムの平面図である。 第１変形例に係るトルクアーム構造を示す図である。 第２変形例に係るトルクアーム構造を示す図である。 第３変形例に係るトルクアーム構造を示す図である。

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。

図１は、ギヤモータ１０と、本発明の一実施形態に係るトルクアーム構造３０と、を備えるベルトコンベヤシステム２の側面図であり、図２は、ベルトコンベヤシステム２の平面図である。ベルトコンベヤシステム２は、コンベヤベルト２０と、駆動ローラ１６と、第１フレーム１８と、第２フレーム１９と、図示しない１つまたは複数の従動ローラと、を備える。

駆動ローラ１６と従動ローラは、実質的に水平方向に並んで配置される。コンベヤベルト２０は、これらのローラの周りに巻き回される。駆動ローラ１６および従動ローラのそれぞれの軸（従動ローラの軸は不図示）の一端は、第１フレーム１８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１９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１８および第２フレーム１９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。

駆動ローラ１６の軸（以下、被駆動軸と称する）１７は、第１フレーム１８を貫通し、したがって第１フレーム１８の駆動ローラ１６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１０は駆動ローラ１６を回転させるべく被駆動軸１７の露出部分に取り付けられる。ギヤモータ１０は、モータ１２と、減速機１４と、を含む。モータ１２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１２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１４は直交減速機であり、入力軸は出力軸と略直交する。

減速機１４は、原動機としてのモータ１２と被動機としての駆動ローラ１６との間に位置する。減速機１４は、モータ１２の回転を駆動ローラ１６に伝達する。この際、減速機１４は、モータ１２によって減速機１４の入力軸（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１６に必要な回転速度およびトルクに変換し、減速機１４の出力軸を介して被駆動軸１７に与える。

減速機１４の出力軸は駆動ローラ１６の被駆動軸１７と機械的に連結される。出力軸はホロー型、被駆動軸１７はソリッド（中実）型であってもよいし、その逆であってもよい。特に出力軸は、被駆動軸に対する相対的な回転が制限されるように被駆動軸に連結される。本実施形態においては、減速機の出力軸のホロー部に被駆動軸１７が挿入されて、両者がキー連結されている。

トルクアーム構造３０は、ギヤモータ１０が駆動ローラ１６の被駆動軸１７（および減速機１４の出力軸）の周りに回転（図中に矢印Ｄで示す）するのを防止する。トルクアーム構造３０の構成については後述する。

以上のように構成されたベルトコンベヤシステム２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１２の電源スイッチをオンにする。するとモータ１２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１４内部のギヤや駆動ローラ１６の慣性により、ギヤモータ１０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１０を被駆動軸１７の周りで回転させるよう作用する。

トルクアーム構造３０は、衝撃荷重によりギヤモータ１０の被駆動軸１７周りに回転しないように、ギヤモータ１０を第１フレーム１８に対して支える。トルクアーム構造３０がギヤモータ１０から取り外された場合、ギヤモータ１０の被駆動軸１７に対する角度位置は不定となる。トルクアーム構造３０は、ギヤモータ１０の被駆動軸１７に対する角度位置が略一定となるよう、ギヤモータ１０を支持する。特にトルクアーム構造３０はギヤモータ１０に回転反力を与える。一例では、ギヤモータ１０の姿勢はトルクアーム構造３０のみによって定まる。

トルクアーム構造３０は、トルクアーム３２と、減速機１４のケーシングに設けられる被嵌合部と、で構成される。この実施形態では、被嵌合部は、減速機ケーシングの平行に対向する二側面１４ａ、１４ｂである。トルクアーム３２には、被嵌合部（二側面１４ａ、１４ｂ）に嵌合する嵌合部３４が設けられる。嵌合部３４は断面がコの字状であり、内側に対向する二つの面３４ａ、３４ｂを有している。嵌合部３４が減速機ケーシングの被嵌合部に嵌合した状態で、嵌合部と被嵌合部とが減速機１４の出力軸周りの回転方向Ｄに対向するように、嵌合部３４の面３４ａが減速機ケーシングの側面１４ａに、嵌合部３４の面３４ｂが減速機ケーシングの側面１４ｂに、それぞれ向かい合うようにして嵌合される。

トルクアーム３２のコの字状の嵌合部３４の一部を構成する底部３３の、減速機１４とは反対側の面の中央からは、板状の固定部３６が嵌合部３４と反対側に突出するように設けられている。固定部３６は、駆動ローラ１６の第１フレーム１８上に立設された外部部材２４に、ボルト２２を用いて締結される。

このように、上述した特許文献１とは異なり、トルクアーム３２の嵌合部３４と減速機ケーシングの被嵌合部（二側面１４ａ、１４ｂ）とがボルト締結されないので、減速機から衝撃荷重を受けてボルトが損傷するおそれが排除される。また、トルクアーム３２は嵌合部３４の面３４ａ、３４ｂで減速機１４からの衝撃荷重を受けるので、一箇所に大きな荷重を受けることがなく、モータ１２の起動時および停止時に発生する衝撃は分散される。

トルクアーム３２の嵌合部３４と減速機ケーシングの被嵌合部（二側面１４ａ、１４ｂ）との間、具体的には嵌合部３４の面３４ａと減速機ケーシング側面１４ａの間と、嵌合部３４の面３４ｂと減速機ケーシングの側面１４ｂの間とに、隙間（遊び）を設けてもよい。こうすると、固定部３６と外部部材２４のボルト締結箇所への衝撃荷重の影響を緩和することができる。

図１および２に示したトルクアーム構造３０に置き換えて、後述する各変形例に係るトルクアーム構造４０、５０、６０を使用することができる。以下、各変形例に係るトルクアーム構造について図面を参照して説明する。

図３は、本実施形態の第１変形例に係るトルクアーム構造４０を示す図である。トルクアーム構造４０は、トルクアーム４２と、減速機１４のケーシングに設けられる被嵌合部と、で構成される。この変形例では、被嵌合部は、減速機ケーシングの平行に対向する二側面１４ａ、１４ｂである。トルクアーム４２には、被嵌合部（二側面１４ａ、１４ｂ）に嵌合する嵌合部４４が設けられる。嵌合部４４は断面がコの字状であり、内側に対向する二つの面４４ａ、４４ｂを有している。嵌合部４４が減速機ケーシングの被嵌合部に嵌合した状態で、嵌合部と被嵌合部とが減速機１４の出力軸周りの回転方向Ｄに対向するように、嵌合部４４の面４４ａが減速機ケーシングの側面１４ａに、嵌合部４４の面４４ｂが減速機ケーシングの側面１４ｂに、それぞれ向かい合うように嵌合される。

トルクアーム４２のコの字状の嵌合部４４の一部を構成する底部４３の、減速機１４とは反対側の面の中央からは、第２嵌合部４６が嵌合部４４と反対側に突出するように設けられている。第２嵌合部４６も、嵌合部４４と同様に、断面がコの字状であり、内側に対向する二つの面４６ａ、４６ｂを有している。外部部材２４には、第２被嵌合部が設けられる。この変形例では、第２被嵌合部は、板状の外部部材２４の上下面２４ａ、２４ｂである。第２嵌合部４６が外部部材２４の第２被嵌合部に嵌合した状態で、第２嵌合部と第２被嵌合部とが減速機１４の出力軸周りの回転方向Ｄに対向するように、第２嵌合部４６の面４６ａが外部部材２４の下面２４ａに、第２嵌合部４６の面４６ｂが外部部材２４の上面２４ｂに、それぞれ向かい合うように嵌合される。

図１、２の実施形態と同様に、第１変形例では、トルクアーム４２の嵌合部４４と減速機ケーシングの被嵌合部とがボルト締結されないので、減速機から衝撃荷重を受けてボルトが損傷するおそれが排除される。さらに、トルクアーム４２と外部部材２４とがボルト締結されずに嵌合されるので、トルクアーム４２の取付にボルトを一切使用する必要がなくなる。

図４は、本実施形態の第２変形例に係るトルクアーム構造５０を示す図である。トルクアーム構造５０は、トルクアーム５２と、減速機１４のケーシングに設けられる被嵌合部と、で構成される。この変形例では、被嵌合部は、減速機ケーシングの平行に対向する二側面１４ａ、１４ｂである。トルクアーム５２には、被嵌合部（二側面１４ａ、１４ｂ）に嵌合する嵌合部５４が設けられる。嵌合部５４は断面がコの字状であり、内側に対向する二つの面５４ａ、５４ｂを有している。嵌合部５４が減速機ケーシングの被嵌合部に嵌合した状態で、嵌合部と被嵌合部とが減速機１４の出力軸周りの回転方向Ｄに対向するように、嵌合部５４の面５４ａが減速機ケーシングの側面１４ａに、嵌合部５４の面５４ｂが減速機ケーシングの側面１４ｂに、それぞれ向かい合うように嵌合される。

トルクアーム５２のコの字状の嵌合部５４の一部を構成する底部５３の、減速機１４とは反対側の面の中央からは、第２嵌合部５６が嵌合部５４と反対側に突出するように設けられている。第２嵌合部５６も、嵌合部５４と同様に、断面がコの字状であり、内側に対向する二つの面５６ａ、５６ｂを有している。外部部材２４には、第２被嵌合部が設けられる。この変形例では、第２被嵌合部は、板状の外部部材２４の上下面２４ａ、２４ｂである。第２嵌合部５６が外部部材２４の第２被嵌合部に嵌合した状態で、第２嵌合部と第２被嵌合部とが減速機１４の出力軸周りの回転方向Ｄに対向するように、第２嵌合部５６の面５６ａが外部部材２４の下面２４ａに、第２嵌合部５６の面５６ｂが外部部材２４の上面２４ｂに、それぞれ向かい合うように嵌合される。

第２変形例では、トルクアーム５２の第２嵌合部５６と外部部材２４とが、ボルト５７とナット５８を用いてさらにボルト締結されている。これにより、トルクアームの回転を確実に防止することができる。

トルクアーム５２の嵌合部５４と減速機ケーシングの被嵌合部（二側面１４ａ、１４ｂ）との間、具体的には嵌合部５４の面５４ａと減速機ケーシング側面１４ａの間と、嵌合部５４の面５４ｂと減速機ケーシングの側面１４ｂの間とに、隙間（遊び）を設けてもよい。こうすると、第２嵌合部５６と外部部材２４のボルト締結箇所への衝撃荷重の影響を緩和することができる。第２嵌合部５６と外部部材２４の間、具体的には第２嵌合部５６の面５６ａと外部部材２４の下面２４ａの間と、第２嵌合部５６の面５６ｂと外部部材２４の上面２４ｂの間とに、隙間（遊び）を設けてもよい。

図５は、本実施形態の第３変形例に係るトルクアーム構造６０を示す図である。上述した例では、減速機ケーシングの対向する二側面が被嵌合部を構成しているが、第３変形例では、被嵌合部が減速機ケーシングと別体となっている。

トルクアーム構造６０は、トルクアーム６２と、被嵌合部６８と、で構成される。被嵌合部６８は、断面Ｔ字状であり、減速機ケーシングのモータ１２とは反対側の面１４ｃに設けられる。被嵌合部６８は減速機ケーシングと一体であってもよいし別体であってもよい。トルクアーム６２には、被嵌合部６８に嵌合する嵌合部６４が設けられる。嵌合部６４は断面がコの字状であり、内側に対向する二つの面６４ａ、６４ｂを有している。嵌合部６４が被嵌合部６８に嵌合した状態で、嵌合部と被嵌合部とが減速機１４の出力軸周りの回転方向Ｄに対向するように、嵌合部６４の面６４ａが被嵌合部６８の下面６８ａに、嵌合部６４の面６４ｂが被嵌合部６８の上面６８ｂに、それぞれ向かい合うようにして嵌合される。

トルクアーム６２のコの字状の嵌合部６４の一部を構成する底部６３の、減速機１４とは反対側の面の中央からは、板状の固定部６６が嵌合部６４と反対側に突出するように設けられている。固定部６６は、駆動ローラ１６の第１フレーム１８上に立設された外部部材２４に、ボルト６５を用いて締結される。

このように、トルクアーム６２の嵌合部６４と減速機ケーシングに設けられた被嵌合部６８とがボルト締結されないので、減速機から衝撃荷重を受けてボルトが損傷するおそれが排除される。また、トルクアーム６２は嵌合部６４の面６４ａ、６４ｂで減速機１４からの衝撃荷重を受けるので、一箇所に大きな荷重を受けることがなく、モータ１２の起動時および停止時に発生する衝撃は分散される。

トルクアーム６２の嵌合部６４と被嵌合部６８との間、具体的には嵌合部６４の面６４ａと被嵌合部６８の下面６８ａの間と、嵌合部６４の面６４ｂと被嵌合部６８の上面６８ｂの間とに、隙間（遊び）を設けてもよい。こうすると、固定部６６と外部部材２４のボルト締結箇所への衝撃荷重の影響を緩和することができる。

なお、被嵌合部６８は、減速機ケーシングの側面１４ａ、１４ｂに取り付けることも可能であるし、図５の手前側の面、すなわち出力軸が直交する面に取り付けることも可能である。

以上説明したように、本実施形態によると、減速機とトルクアームとの固定からボルトを排除したので、衝撃荷重等によるボルトの折損のおそれがない。また、トルクアームは断面コの字状の嵌合部の面で減速機ケーシングからの荷重を受けるので、一箇所に大きな荷重を受けることがない。また、ボルトの締め付けトルク管理が不要になり、ボルトの締め付け力のばらつきに起因する各部材の破損も生じない。

また、被嵌合部である減速機ケーシングにトルクアームの嵌合部を差し込むだけで、トルクアーム構造を構成することができるので、トルクアーム構造の組み付け作業が容易になる。嵌合部と被嵌合部との間に遊びを設けておけば、両者の詳細な位置決めなども不要になる。この特徴は、外部部材が大型機械の一部である場合は、一般に寸法誤差も比較的大きくなるので、特に有利に働く。

以上、実施の形態に係るトルクアーム構造の構成および動作について説明した。この実施の形態は例示であり、そ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。

実施の形態では、減速機の出力軸はホロー型の軸である場合について説明したが、これに限られず、例えば出力軸はソリッド（中実）型の軸であってもよい。

実施の形態では、トルクアーム構造を１つ設ける場合について説明したが、これに限られず、トルクアーム構造を二つ以上設けてもよい。

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。

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。

実施の形態では、ベルトコンベヤシステムのギヤモータにトルクアーム構造を設けることについて説明した。しかしながら、本発明に係るトルクアーム構造の用途は特に限定されず、例えばクレーンの走行装置のギヤモータにトルクアーム構造を設けてもよい。

実施の形態では、ギヤモータにより駆動される機械の筐体などの外部部材にトルクアームを固定することを説明したが、固定先は減速機以外の部材であればよく、例えば床等にトルクアームを固定してもよい。

１４ 減速機、 １４ａ、１４ｂ 減速機ケーシングの側面（被嵌合部）、 ２４ 外部部材、 ３０、４０、５０、６０ トルクアーム構造、 ３２、４２、５２、６２ トルクアーム、 ３４、４４、５４、６４ 嵌合部、 ３６、６６ 固定部、 ４６、５６ 第２嵌合部、 ６８ 被嵌合部。

Claims (5)

1. 減速機と、前記減速機の出力軸周りの回転を防止するトルクアームと、を備えるトルクアーム構造であって、
   減速機ケーシングには被嵌合部が設けられ、
   前記トルクアームには、前記減速機ケーシングの被嵌合部に嵌合する嵌合部が設けられ、
   前記嵌合部と前記被嵌合部とはボルト締結されておらず、
   前記嵌合部が前記被嵌合部に嵌合した状態で、前記嵌合部と前記被嵌合部とが減速機の出力軸周りの回転方向に対向するように構成されることにより、前記出力軸周りの回転を防止することを特徴とするトルクアーム構造。
2. 前記減速機ケーシングの側面が前記被嵌合部を構成することを特徴とする請求項１に記載のトルクアーム構造。
3. 前記減速機ケーシングは、前記被嵌合部として平行に対向する二側面を有し、
   前記トルクアームは、前記トルクアームと別体の外部部材に支持され、
   前記トルクアームの前記嵌合部は前記二側面に嵌合する断面コの字状に構成されることを特徴とする請求項２に記載のトルクアーム構造。
4. 外部部材に第２被嵌合部が設けられ、前記トルクアームは、前記第２被嵌合部に嵌合する第２嵌合部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかトルクアーム構造。
5. 減速機と、前記減速機の出力軸周りの回転を防止するトルクアームと、を備えるトルクアーム構造であって、
   減速機ケーシングには被嵌合部が設けられ、
   前記トルクアームには、前記減速機ケーシングの被嵌合部に嵌合する嵌合部が設けられ、
   前記嵌合部が前記被嵌合部に嵌合した状態で、前記嵌合部と前記被嵌合部とが減速機の出力軸周りの回転方向に対向するように構成され、
   前記回転方向に対向する前記嵌合部の面と前記被嵌合部の面との間に隙間が設けられ、前記トルクアームは外部部材にボルト締結され、
   前記減速機ケーシングの側面が前記被嵌合部を構成することを特徴とするトルクアーム構造。

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