專利名稱：雙曲線齒輪減速機的系列以及雙曲線齒輪傳動馬達的系列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于物流系統(tǒng)的傳送帶等驅(qū)動系統(tǒng)的雙曲線齒輪減速機的系列(シリ一ズ)，以及在該減速機上組合安裝馬達而形成的雙曲線齒輪傳動馬達的系列(シリ一ズ)。
采用雙曲線齒輪組的減速機，普遍已知的有JP特許第2628983號等文獻中公開的類型。該減速機，可通過3級型共用(同一尺寸)齒輪箱，應(yīng)對用戶可能提出的減速比從1/5到1/240的要求，由此減少直接導(dǎo)致成本增加的齒輪箱的庫存，從而減少雙曲線齒輪減速機制造體系的總成本。
但是，近年來，由于在其主要應(yīng)用的傳送帶等傳送物流設(shè)備領(lǐng)域中處理高速化等原因，導(dǎo)致特別是1/5～1/20左右較低減速比的需求增多。
該范圍的減速比是通過1級雙曲線齒輪組就可充分實現(xiàn)的減速比，但是因為使用3級型齒輪箱，而使部件數(shù)量增加超過必要數(shù)量，對成本方面、尺寸方面造成不利的狀況越來越顯著。
于是在上述背景下，比如，在JP特開2001-124155號公報、JP特開2001-165246號公報等中，就已經(jīng)提出1級型雙曲線齒輪減速機。
該類雙曲線齒輪減速機是以小型化、輕量化為理念設(shè)計的，以便最大限度利用1級型的優(yōu)點。
但是，本發(fā)明人經(jīng)過更周密的考察發(fā)現(xiàn)，如上所述，僅僅單純考慮小型化、輕量化等因素另外準備1級型雙曲線齒輪減速機，對于制造、提供雙曲線齒輪減速機的廠商來說，在降低成本、縮短工期方面，并不是最優(yōu)體系。
本發(fā)明的目的是綜合考慮上述情況，提供更加合理、沒有浪費的雙曲線齒輪減速機系列，以及(帶有馬達的)雙曲線齒輪傳動馬達系列。
本發(fā)明涉及一種雙曲線齒輪減速機的系列，該減速機包括由形成有雙曲線小齒輪的輸入軸、與該輸入軸嚙合的雙曲線齒輪、以及裝配上述雙曲線齒輪的輸出軸等構(gòu)成的雙曲線齒輪組和收容該雙曲線齒輪組的齒輪箱。從不同減速比的雙曲線齒輪組中選擇1個，組裝在整個雙曲線齒輪減速機中共用的上述齒輪箱中，同時，該共用的齒輪箱的上述輸出軸的軸向長度，是針對上述不同減速比中最小減速比的雙曲線齒輪組進行的最適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，由此達成上述目的。
按照本發(fā)明，可簡單構(gòu)筑低成本、可自由選擇減速比的系列。
已有1級結(jié)構(gòu)的雙曲線齒輪減速機均未考慮到形成系列，因此，例如在打算制造減速比不同的減速機的場合，必須對應(yīng)減速比更新包括齒輪箱、輸出軸等在內(nèi)的全部設(shè)計。但是，這就意味著不僅使部件設(shè)計復(fù)雜化，而且還使各部件的庫存負擔(dān)大大增加。
按照本發(fā)明的雙曲線齒輪減速機，在合理范圍內(nèi)盡可能共用齒輪箱或輸出軸，形成把成本增加控制在最小限度的系列。具體情況將在后面進行描述。
圖2是表示帶有相同馬達的雙曲線齒輪減速機的使用方式的側(cè)視剖面圖；圖3是帶有相同馬達的雙曲線齒輪減速機的正視剖面圖；圖4是表示帶有相同馬達的雙曲線齒輪減速機系列的部分實例的剖面圖。圖號說明100、100A、100B、100C……帶馬達的雙曲線齒輪減速機101、101A、101B、101C……減速機102、102A、102B、102C……馬達104……輸入軸
105……輸出軸106、106A、106B、106C……雙曲線小齒輪107、107A、107B、107C……雙曲線齒輪108、10SA、108B、108C……雙曲線齒輪組109A……第1軸承109B……第2軸承100……齒輪箱111……齒輪箱主體113……齒輪箱蓋115a……臺階部發(fā)明實施方式以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施例進行描述。


圖1所示是本發(fā)明實施方式的帶有馬達的雙曲線齒輪減速機(雙曲線齒輪傳動馬達)的剖面圖。圖2所示是該使用方式的側(cè)視剖面圖。圖3是其正視剖面圖。
首先，根據(jù)圖1對該帶有馬達的雙曲線齒輪減速機的結(jié)構(gòu)進行說明。
帶有馬達的雙曲線齒輪減速機100，是雙曲線齒輪式I級型減速機(雙曲線齒輪減速機)101與馬達102的組合件。該減速機101具有作為外殼的齒輪箱110，上述馬達102具有作為外殼的馬達殼體120。該馬達殼體120由馬達支架121、前部蓋122和后部蓋123構(gòu)成。
減速機101和馬達102如下所述牢固地形成一體，即，在馬達殼體120的前部蓋122通過凹窩方式與齒輪箱110的側(cè)面凸緣110a嵌合的狀態(tài)下，二者122和110a再通過螺栓124連接。馬達102如下所述構(gòu)成，即，通過與前部蓋122嵌合的前部軸承126和與后部蓋123嵌合的后部軸承127，支撐驅(qū)動軸125自由旋轉(zhuǎn)，對驅(qū)動軸125施加旋轉(zhuǎn)動力。在與前部蓋122嵌合的前部軸承126的前方側(cè)，設(shè)有2層密封件128，從而潤滑油不會從減速機101一側(cè)，侵入到馬達102一側(cè)。
減速機101，包括與馬達102的驅(qū)動軸125一體形成的輸入軸104；與上述輸入軸104垂直設(shè)置的空心的軸(中空軸)形成的輸出軸105；，由在輸入軸104形成的雙曲線小齒輪106和安裝在輸出軸105上的雙曲線齒輪107構(gòu)成的雙曲線齒輪組108；2個軸承(由均可承受推力負荷的止推球軸承、深溝球軸承、圓錐滾子軸承等構(gòu)成)109A、109B，上述2個軸承支撐輸出軸105在挾持雙曲線齒輪107的軸向的兩側(cè)位置自由旋轉(zhuǎn)；與上述2個軸承109A、109B嵌合的齒輪箱110。
齒輪箱110由齒輪箱主體111、以及齒輪箱蓋113構(gòu)成。其中，該齒輪箱主體111在輸出軸105的軸向的一面敞開；在將齒輪箱主體111的敞開的一面封閉的狀態(tài)下，該齒輪箱蓋113通過螺栓(圖略)以可拆卸的方式與齒輪箱主體111連接。支撐輸出軸105的2個軸承109A、109B，第1軸承109A與齒輪箱主體111嵌合，第2軸承109B與齒輪箱蓋113嵌合。在軸承109A、109B的外側(cè)，分別設(shè)有密封件119A、119B。另外，馬達102被組裝在齒輪箱主體111的側(cè)面。
在上述減速機101中，雙曲線齒輪107與雙曲線小齒輪106的嚙合面107a朝向齒輪箱蓋113一側(cè)，雙曲線齒輪107的背部朝向齒輪箱主體111一側(cè)。此外，雙曲線齒輪107的背面在軸向通過與齒輪箱主體111一側(cè)嵌合的第1軸承109A的內(nèi)圈阻擋。還有，該場合下，既可使雙曲線齒輪107的背面與軸承109A的內(nèi)圈直接接觸，也可通過間隔件間接接觸。
由空心軸形成的輸出軸105，穿過齒輪箱110，軸向的一端通過在齒輪箱主體111上形成的通孔向外露出，另一端通過在齒輪箱蓋113形成的通孔向外露出。另外，其形成方法可使其從一端以及其它端的任何方向插入連接被驅(qū)動軸。為此，在輸出軸105的中空孔內(nèi)周的整個長度范圍，開設(shè)鍵槽105a。
另外，在輸出軸105的軸向中間部，設(shè)有直徑比通過軸承109A、109B支撐的部分稍大的較大直徑部115，該較大直徑部115一端的臺階部115a與和齒輪箱蓋113嵌合的第2軸承109B接觸。此外，較大直徑部115另一端的臺階部115b，與和輸出軸105鍵聯(lián)接的雙曲線齒輪107中的嚙合面107a一側(cè)的面接觸。
下面對作用進行描述。
該減速機101，在雙曲線齒輪組108上產(chǎn)生的推力負荷通過雙曲線齒輪107和第1軸承109A，由其剛度大于齒輪箱蓋113的齒輪箱主體111承受抵擋。因此，與通過螺栓等連接的齒輪箱蓋113承受抵擋的情況不同，其強度高、可耐大負重(在傳遞扭矩較大的場合)，且振動、噪音也可以很小。
此外，推力負荷從被驅(qū)動機械的被驅(qū)動軸作用在輸出軸105上的場合，當(dāng)該推力負荷如箭頭D所示從齒輪箱蓋113側(cè)施加到輸出軸105上時，該推力負荷，按照從輸出軸105→輸出軸105的臺階部115b→雙曲線齒輪107→第1軸承109A的順序，傳遞給齒輪箱主體111，由齒輪箱主體111承受。因此，不對雙曲線齒輪組108的嚙合部造成影響。
同樣，當(dāng)該推力負荷如箭頭E所示從齒輪箱主體111一側(cè)施加到輸出軸105上時，該推力負荷，按照從輸出軸105→輸出軸105的臺階部115a→第2軸承109B的順序，傳遞給齒輪箱蓋113，由齒輪箱蓋113承受。因此，也不對雙曲線齒輪組108的嚙合部造成影響。由此，不產(chǎn)生多余的摩擦損耗等，可保持較高的扭矩傳遞性能。也就是說，即使厚度、大小、螺栓連接強度相同的齒輪箱，與已有結(jié)構(gòu)相比，也可降低振動、噪音。
下面，根據(jù)圖2對帶有馬達的雙曲線齒輪減速機100的安裝實例進行描述。
在使用該帶有馬達的雙曲線齒輪減速機100的場合，如圖2、圖3所示，使用時在齒輪箱110的端面安裝扭矩臂150。使用從齒輪箱主體111貫穿到齒輪箱蓋113的螺栓(圖略)來固定扭矩臂150。
在安裝被該帶有馬達的雙曲線齒輪減速機驅(qū)動的機械的場合，將被驅(qū)動機械的被驅(qū)動軸201的端部，插入該帶有馬達的雙曲線齒輪減速機100的輸出軸105的中空孔中，通過鍵202以止轉(zhuǎn)的方式連接。另外，通過壓緊部件203固定輸出軸105使其不沿抽出方向移動，在此狀態(tài)下，將安裝在帶有馬達的雙曲線齒輪減速機100的齒輪箱110上的扭矩臂150，固定在被驅(qū)動機械的支架205上。如上所述，安裝完畢。
下面參照圖4，對可自由地選擇減速比或組合馬達的帶有馬達的雙曲線齒輪減速機(齒輪傳動馬達)的系列進行說明。
而且，該帶有馬達的雙曲線齒輪減速機的系列，只包含減速機的系列。因此，當(dāng)然僅準備作為制品被提供的減速機系列。另外，這里所提到的“系列”不必指實際的整個制品體系。具體來說，本發(fā)明涉及的系列是指，在采用各型號(框架號)或者各型號一部分的時候，以該類的集合構(gòu)成的實際整體制品體系。另外，構(gòu)成所謂“系列”的各減速機或齒輪傳動馬達，不一定是以成品的形式在庫保存，還包括針對用戶訂貨正在制造或已經(jīng)完成的減速機或齒輪傳動馬達。
另外，“型號”是指提供一系列制品組的廠商對應(yīng)工作扭矩(或傳遞功率)大小區(qū)分構(gòu)成該制品組的各減速機、齒輪傳動馬達時，為了區(qū)別各級別工作扭矩的大小而附帶的指標(biāo)。一般，同一型號對應(yīng)被驅(qū)動機械的連接尺寸相同，但是也可根據(jù)情況，同一型號對應(yīng)被驅(qū)動機械配備多種連接尺寸。通常，對于同型號，配備可選擇的多種減速比。
在該帶有馬達的雙曲線齒輪減速機的系列中，雙曲線齒輪組108的減速比，以及馬達的組合基本上是可自由選擇的。
但是，按照本實施例，在上述方面，至少該部分中的齒輪箱110是共用(相同尺寸)的，從而降低成本、且減輕庫存負擔(dān)。
考慮各雙曲線齒輪減速機的最佳設(shè)計時，如果考慮材料費用、潤滑油量等因素，則(作為單獨件的)齒輪箱的內(nèi)部空間較小為宜。另外，即使是考慮目的在于消除使用已有3級型齒輪箱構(gòu)成低減速比的時候的缺陷而單獨設(shè)計的情況，該設(shè)計構(gòu)思也算得上是很自然的想法。
但是，如果單純采用該設(shè)計構(gòu)思，則需分別針對不同減速比對齒輪箱進行設(shè)計，從制造體系(在僅僅著眼于各種減速機的場合，的確是合理的)的觀點來看，未必是合理的。
特別是齒輪箱的庫存負擔(dān)在增大。并且，首先考慮采用具有充分余量的較大齒輪箱，至少就齒輪箱而言，用全部雙曲線齒輪組作為共用的齒輪箱。但是，僅共用足夠大的齒輪箱一點，就可使在3級型齒輪之外單獨設(shè)計新的1級型齒輪箱變得幾乎沒有意義、浪費也較多。
于是，在本實施例中，至少關(guān)于齒輪箱輸出軸105的軸向長度，應(yīng)由專為最小減速比(本實施例中為1/5)準備的雙曲線齒輪組108C確定，并據(jù)此設(shè)計最佳齒輪箱(即考慮實現(xiàn)最小減速比的雙曲線小齒輪106C的直徑、以及雙曲線齒輪107C的厚度設(shè)計的齒輪箱)110，該齒輪箱110作為系列共用的齒輪箱110。使用根據(jù)最小減速比設(shè)計出的最佳齒輪箱作為共用齒輪箱，就是使用最不浪費尺寸(最小型)的齒輪箱構(gòu)成系列。
更具體地說，首先，以最大減速比(本實施例中為1/10)的雙曲線齒輪組108A的雙曲線齒輪107A的外徑為基準，確定齒輪箱110A的輸出軸方向的截面尺寸。由此，確定齒輪箱110的基本扭矩功率。接著，考慮最小減速比(本實施例中為1/5)的雙曲線齒輪組108C，確定齒輪箱110C的輸出軸105C的軸向長度。在本實施例中，由于首先確定雙曲線齒輪107的外徑，所以該狀態(tài)如果減速比減小，則雙曲線小齒輪106的直徑增加，輸入軸104的軸心與雙曲線齒輪107的嚙合面之間的距離增加。此外，由于在本實施例中，雙曲線齒輪107的(軸向)厚度t1被設(shè)定為模數(shù)的2～3倍，所以根據(jù)最小減速比的雙曲線齒輪組108C的小齒輪直徑與雙曲線齒輪107C的厚度之和，確定齒輪箱110的輸出軸方向的長度。
此外在該系列中，不僅齒輪箱110是共用的，而且輸出軸105也是共用的，可從多個雙曲線齒輪組和馬達中，選擇所規(guī)定的類型進行組裝。
以下，對如圖4所示的3種帶有馬達的雙曲線齒輪減速機進行說明。
(A)是帶有馬達的雙曲線齒輪減速機100A，是在減速比為1/10的減速機101A上，組裝0.75KW的馬達102A一體構(gòu)成的。該減速機101A是把由雙曲線小齒輪106A和雙曲線齒輪107A組成的雙曲線齒輪組108A，裝配在共用的齒輪箱110、輸出軸105、以及軸承109A、109B上形成的。
(B)是帶有馬達的雙曲線齒輪減速機100B，是在減速比為1/7的減速機101B上，組裝1.5KW的馬達102B一體構(gòu)成的。該減速機101B是把由雙曲線小齒輪106B和雙曲線齒輪107B組成的雙曲線齒輪組108B，裝配在共用的齒輪箱110、輸出軸105、以及軸承109A、109B上形成的。
(C)是帶有馬達的雙曲線齒輪減速機100C，是在減速比為1/5的減速機101C上，組裝1.5KW的馬達102C一體構(gòu)成的。該減速機101C是把由雙曲線小齒輪106C和雙曲線齒輪107C組成的雙曲線齒輪組108C，裝配在共用的齒輪箱110、輸出軸105、以及軸承109A、109B上形成的。
如上所述，特別是通過形成齒輪箱110和輸出軸105等系列共用部件，即使是不同減速比的減速機101(101A、101B、101C)，也可對應(yīng)被驅(qū)動機械或馬達102(102A，102B，102C)統(tǒng)一組裝。另外，還可使整個系列的部件種類減少，使庫存管理合理化。
不僅齒輪箱110，而且輸出軸105(以及軸承109A、109B)都可共用，其原因在于下述方面。
其中一個原因是，該雙曲線齒輪減速機100，通過調(diào)整雙曲線齒輪107的厚度，對減速比不同的嚙合面的位置進行調(diào)整。即，該雙曲線齒輪減速機100，輸出軸105的一側(cè)的推力負荷通過雙曲線齒輪107的背面(與嚙合面相反的面)由第1軸承109A承受，同時通過輸出軸105的較大直徑部115的臺階部115a抵擋承受其它方向的推力負荷。因此，可以通過調(diào)整雙曲線齒輪107的厚度實現(xiàn)對減速比不同造成的嚙合面位置的調(diào)整(不必通過調(diào)整輸出軸105的較大直徑部115的位置或軸向長度就可實現(xiàn))。關(guān)于雙曲線齒輪和雙曲線小齒輪的組合，因為減速比不同一般必須配備其它類型，所以這時，可以預(yù)先調(diào)整、設(shè)定齒輪組的厚度t2(使用間隔件時，包含該間隔件的厚度)使從小齒輪中心到軸承109A端面的距離固定。由此，對于齒輪箱110和輸出軸105，在結(jié)構(gòu)上完全不必改變。另外，也可通過間隔件等調(diào)節(jié)成同一厚度。
另一個原因是，(原則上說，該系列只要齒輪箱是共用的，就可自由選擇與減速機101組合的馬達102)本實施例如上述例中所述，至少其中的某一部分，是按照雙曲線齒輪減速機100的減速比與馬達功率之積相等的方式，確定減速機101和馬達102的組合的。此處的減速比是指被稱為分母的值，即1/10指10，1/5指5。
圖4所示3種帶有馬達的雙曲線齒輪減速機100A～100C，最上面的帶有馬達的雙曲線齒輪減速機100A和最下面的帶有馬達的雙曲線齒輪減速機100C就滿足上述條件。
比如，最上面的帶有馬達的雙曲線齒輪減速機100A，“減速比×馬達功率”＝10×0.75＝7.5；最下面的帶有馬達的雙曲線齒輪減速機100C，“減速比×馬達功率”＝5×1.5＝7.5，兩者相等。
如上所述決定組合方式時，因為可使作用在輸出軸105的扭矩相等，所以可以對輸出軸進行最佳設(shè)計，同時從強度考慮更易于實現(xiàn)通用化。
此外，上述的實施例中其余雙曲線齒輪減速機100B，上述乘積為7×1.5＝10.5。如上所述，與一般作為基準的乘積(該場合為7.5)相比較，該組合的乘積(10.5)較大，此時可獲得比基準乘積的組合更大的輸出扭矩。該組合，特別適用于比相同值(基準乘積)要求更高的輸出的情況或者相同輸出條件下要求更小體積的情況，可得到良好效果。
反之，組合的乘積小于作為基準乘積時，相對作為基準乘積的組合，只能得到比作為基準乘積的組合更小的輸出，但是這時，由于減速機獲得“結(jié)構(gòu)上的余量”，所以更適用于檢查、更換困難的場所等要求更高耐久性的狀況，可得到良好結(jié)果。
但是，在打算使輸出軸共用的時候，如果把所有共用組合的乘積設(shè)定在最小值為1、最大的值在規(guī)定范圍(比如，2.5以下的范圍)內(nèi)，則從各方面來說是較為合理的。
還有，在上述實施例中，“輸出軸的臺階部”是在該輸出軸上直接形成的，但是也可在輸出軸的外周使用直徑基本相同的擋圈等形成可承受推力的臺階部。發(fā)明效果按照本發(fā)明，可提供減輕齒輪箱的庫存負擔(dān)、同時能應(yīng)對多種減速比、且成本較低、選擇范圍較寬的雙曲線齒輪減速機或雙曲線齒輪傳動馬達的系列。
權(quán)利要求
1.一種雙曲線齒輪減速機的系列，該減速機包括雙曲線齒輪組，具有雙曲線小齒輪的輸入軸、與該輸入軸嚙合的雙曲線齒輪、及裝配有該雙曲線齒輪的輸出軸；收納上述雙曲線齒輪組的齒輪箱，其特征在于從不同減速比的雙曲線齒輪組中選擇1個，可裝配到在全雙曲線齒輪減速機共用的齒輪箱中；并且，該共用的齒輪箱的輸出軸的軸向長度，是對應(yīng)上述不同減速比中最小減速比的雙曲線齒輪組而進行的最適當(dāng)設(shè)計。
2.一種雙曲線齒輪傳動馬達的系列，在如權(quán)利要求1所述雙曲線齒輪減速機上一體組裝對該雙曲線減速機輸出動力的馬達，其特征在于可以從不同減速比的雙曲線齒輪減速機中選擇1個、并從不同功率的馬達中選擇1個，按照把雙曲線齒輪減速機的減速比與馬達功率的乘積控制在規(guī)定范圍內(nèi)的方法，分別對每個雙曲線齒輪傳動馬達進行組合安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的雙曲線齒輪傳動馬達的系列，其特征在于可以按照使各雙曲線齒輪傳動馬達間，雙曲線齒輪減速機的減速比與馬達功率的乘積相等的方法進行組合安裝。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種在減輕齒輪箱庫存負擔(dān)的同時，可應(yīng)對多種減速比，且成本較低、選擇范圍較寬的雙曲線齒輪減速機以及雙曲線齒輪傳動馬達的系列。雙曲線齒輪減速機(101)的系列，具有由雙曲線小齒輪(106)和齒輪箱(107)組成的雙曲線齒輪組(108)，可以從不同減速比的雙曲線齒輪組(108)中選擇1個，裝配到在全雙曲線齒輪減速機(100)共用的齒輪箱(110)中，同時在該共用的齒輪箱(100)中，至少上述雙曲線齒輪(107)的軸向長度，是對應(yīng)上述不同的減速比中最小減速比(1/5)的雙曲線齒輪組(108)而進行的最適當(dāng)設(shè)計。
文檔編號F16H1/12GK1414264SQ02146929
公開日2003年4月30日 申請日期2002年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月22日
發(fā)明者磯崎哲志, 峰嶋靖, 江川正則, 重見貴夫, 峰岸清次 申請人:住友重機械工業(yè)株式會社