JP5292971B2 - 軸受アダプタ - Google Patents

Description

本発明は、モータに取り付けて用いられる軸受アダプタに関するものである。

従来より、モータのシャフト（モータシャフト）を高速で回転駆動させることにより、このモータシャフトに連結された負荷装置の作動を試験するための装置が種々考えられている。このような試験装置においては、例えば軸受やステータコア等のように、摩擦や熱を発生する部品が組み込まれているため、それらの部品にはモータの回転駆動中に潤滑油を供給する必要がある。そこで、モータや負荷装置には、径方向外方から潤滑油を供給するための油路（供給路）がそれぞれ設けられていた（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような構成では、各供給路から潤滑油を別々に供給する必要があるため、構造が複雑化するだけでなく、潤滑油供給の作業負担も増大していた。

そこで本出願人は、モータから負荷装置までに亘ってシャフトを延ばし、このシャフトに油路を形成することで、モータ側における１箇所に給油すれば装置全体に潤滑油を供給することができるようにした回転装置を提案している（例えば、特許文献２参照）。
特開２００７−０４０８３５公報 特願２００７−１３１５６５出願明細書

ところで、上述した特許文献２に開示されている回転装置では、そのケーシングが全体として中心軸を略水平に保った状態で設置される概略円筒形状をなしている。そのため、この回転装置は給油については非常に簡便に行うことができるものの、ケーシング内の潤滑油を廃棄する場合には、複数箇所に排油口を設けたり、ケーシングを傾けて排油口に潤滑油を集めるなどしなければ、潤滑油を廃棄することができなかった。

また、この種の装置には、モータシャフトのトルクを計測するトルクメータが設けられるが、モータシャフトの高速回転時には、振動を低減することやトルクメータによる計測値の精度をより向上させることが課題とされていた。これらを実現するためには、シャフトの軸端のオーバーハング（シャフトの軸端のモータからの持ち出し長さ）を可能な限り短くすることや、シャフトのラジアル方向への負荷要因による撓みを小さくすることや、トルクメータと負荷装置との間には他の部材を挟まないことが望ましいといえる。しかしながら、特許文献２に記載の装置では、シャフトにトルクメータを直接取り付け、このトルクメータと負荷装置の間にカップリングや負荷装置の軸受等の部材が介在した構成となっており、またトルクメータを内蔵するモータ側の負荷装置の構造もやや複雑となる。また、トルクメータ自体も負荷装置と共にシャフトのラジアル方向への負荷要素の一つとなっている。そこでシャフトのオーバーハングをさらに短くしたり、シャフトのラジアル方向への負荷要素となる部材を軽量化することができれば、高速回転時の振動を低減し、またトルクメータの精度をより向上することができると考えられる。

以上のような問題に鑑みて、本発明は、回転装置内の潤滑油の廃棄や供給を簡便化しつつ、振動の低減やトルクメータによる計測精度向上を実現できるようにするための軸受アダプタを提供しようとするものである。

すなわち本発明に係る軸受アダプタは、モータシャフトを回転駆動する駆動部を有するモータの回転性能を試験する試験装置に適用され、負荷装置が連結され且つ当該負荷装置とともにモータシャフトにより駆動される負荷部を構成するトルクメータと、モータとの間に取り付けられるものであり、モータシャフトと同期して回転するシャフトと、このシャフトとモータシャフトとを接続する入力側アダプタと、シャフトの回転を前記負荷部に伝達する出力側アダプタと、シャフトを回転可能に支持する軸受部と、これらシャフト、入力側アダプタ、出力側アダプタ及び軸受部を収容するケーシングとを具備し、シャフトの軸方向を略水平に保った状態で設置されるケーシングの少なくとも底部の内側の面を、負荷部側よりもモータ側が低位となるように傾斜又は湾曲させて形成するとともに、このケーシングの底部におけるモータ側の隅部に、ケーシング内部に供給された潤滑油を排出する排油口を形成していることを特徴とするものである。

ここで、本発明の軸受アダプタのモータとは反対側に出力側アダプタを介して接続される負荷部には、例えばトルクメータや負荷装置等のモータシャフト及びシャフトのラジアル方向への負荷要素となり得る装置や部品が該当する。

このような軸受アダプタをモータに装着した場合、少なくともこの軸受アダプタにおいては、注入された潤滑油は、ケーシングの底部側における傾斜又は湾曲した内側の面に沿ってモータ側の隅部に流れて集まり、その隅部に形成した排油口から排出できるため、潤滑油の廃棄の利便性が向上する。また、ケーシングの底部の内側の面と共に外側の面も同様の傾斜又は湾曲形状とすれば、ケーシングの負荷部側の重量を削減して、負荷要素の荷重を減らし、トルクメータの精度向上の一助とすることができる。また、トルクメータをモータや軸受アダプタに内蔵させず、別部材とすることができるため、モータと共に軸受アダプタの構造の簡素化を図ることもできる。さらに、軸受アダプタに設けられる出力側アダプタにトルクメータを接続し、さらにそのトルクメータに負荷装置を接続するという構成を採用することも可能となるため、シャフトのオーバーハングを短くすることができるので、高速回転時のアンバランスによる振動を低減し、またシャフトのラジアル方向への負荷を小さくして撓みを低減したり、トルクメータと負荷装置との間に他の部品を極力存在させないようにすることで、トルクメータの精度をさらに向上することもできる。

このような本発明の軸受アダプタにおいて、ケーシングの底部におけるモータ側に潤滑油を集め易くし、さらにケーシングにおける負荷部側の重量を低減できる効率の良いケーシングの形状を得るには、ケーシングを、モータ側から負荷部側に向けて漸次先細となる断面形状とすることが望ましい。

また、上述のような軸受アダプタの構成を有効に利用して潤滑油を軸受アダプタ内に流通させるには、シャフトに、潤滑油を流通させる油路を形成し、この油路をケーシングの内部空間に連通させることが有効である。

この場合、モータシャフトがその軸心に沿って潤滑油を流通させる油路を形成したものであれば、軸受アダプタに、モータシャフトの油路にシャフトの油路を連通させるオイルアダプタを更に設けることで、モータ及び軸受アダプタの油路がつながるため、例えばモータ側においてモータシャフトにのみ潤滑油を供給すれば、その潤滑油を軸受アダプタ内にまで流すことができるため、潤滑油の供給の利便性も向上する。

さらに、軸受アダプタのケーシングに形成される排油口を、モータに形成された潤滑油の排出口と連通させる場合には、潤滑油の廃棄も軸受アダプタの排油口のみから行うことができるため、潤滑油の廃棄の利便性、作業性をさらに向上することができる。

本発明によれば、モータと負荷部との間に介在させた軸受アダプタを、ケーシングの底部におけるモータ側に潤滑油が集まるようにその内側の面を傾斜又は湾曲させた形状としているため、軸受アダプタ内の潤滑油の廃棄の便を向上することが可能である。また、このような形状によりケーシングの負荷部側の重量を低減することで、シャフトに作用するラジアル方向の負荷を削減し、例えば出力側アダプタに接続される負荷要素の一つであるトルクメータの精度を向上することができる。またこのように、出力側アダプタにトルクメータを接続し、さらにトルクメータに負荷装置を接続する場合には、シャフトのオーバーハングを低減しつつ、トルクメータと負荷装置との間に存在する部品点数を削減して、高速回転時の振動を低減することやトルクメータの精度をさらに向上することも可能である。さらにまた、モータ及び軸受アダプタとトルクメータとを別部材とすることもできるので、軸受アダプタ自体の構造の簡易化を図ることができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に主要部を背面から見た状態の外観を斜視図で示すこの実施形態に係る軸受アダプタ３は、モータの回転性能を試験する試験装置１に適用され、モータ２とトルクメータ４との間に取り付けられるものである。トルクメータ４には、図示しない負荷装置がさらに連結されるが、トルクメータ４及び負荷装置は、本発明における負荷部を構成するものである。モータ２は、台座５に載置され固定されている。図２はこの試験装置１の背面図、図３は図２におけるＡ−Ａ線断面図、図４は同Ｂ−Ｂ線断面図、図５は図４におけるＣ−Ｃ線端面図、図６は図３の特に主要部を拡大して示す断面図、図７はこの試験装置１を破断して示す模式的な斜視図である。以下、各部について具体的に説明する。

モータ２は、例えばエンジンを模したダイナモ装置からなるものであり、図１、図３、図４に示すように、円筒形状のケーシング２１内に回転可能なモータシャフト２２を備えている。ケーシング２１の長手方向両端部には、前カバー（図示省略）及び後カバー２３が装着してあり、この後カバー２３の中央部にモータシャフト２２の端部を貫通させて若干突出させている。さらに、後カバー２３には、モータシャフト２２を支持する軸受部２３１を前方に向けて形成し、この軸受部２３１に複数のダンパ（例えばスクイズフィルムダンパ）２３２を設けている。モータシャフト２２の他方の端部は、前述した前カバーの近傍に設けられた適宜の軸受部で支持されている。

また、モータシャフト２２には、図示しないがその外周面に円筒状の永久磁石を固定して設け、さらに永久磁石の径方向外方にコイルを有する円筒状のステータコアが設けられている。また、図３に示すように、モータシャフト２２には、径方向中央部に長手方向に延びるスラスト油路２２１を形成し、さらにこのスラスト油路２２１の適宜の位置とケーシング２１内部とを連通するように複数のラジアル油路２２２を形成することで、外部から注入した潤滑油を、モータシャフト２２を通じてモータ２の内部に行き渡るようにしている。

軸受アダプタ３は、内部機構部品を収容するケーシング３１と、シャフト３２と、このシャフト３２をモータシャフト２２に連結する入力側アダプタ３３と、シャフト３２をトルクメータ４に連結する出力側アダプタ３４とを主として有している。

ケーシング３１は、各図に示すように、中空の略円錐台形をなす胴部３１１の一端部をモータ２のケーシング２１と略同径の取付端部３１２を一体に形成したものであり、この取付端部３１２を図示しないボルト等によりモータ２の後カバー２３に強固に取り付けている。これら胴部３１１と取付端部３１２は、何れもモータ２側の径が大きく、トルクメータ４側に向けて先細に漸次径が小さくなるように傾斜させた形状をなしている。

モータシャフト２２の端部は、このフランジ部３１２の近傍まで延出させてあり、モータシャフト２２の端部とシャフト３２の端部とを、入力側アダプタ３３によって連結している。ここで、シャフト３２は、モータシャフト２２と同様に径方向中央部に長手方向に延びるスラスト油路３２１を形成した中空の部材であり、モータシャフト２２のスラスト油路２２１とシャフト３２のスラスト油路３２１とを概略円筒形状のオイルアダプタ３５で接続することで、このオイルアダプタ３５によってもシャフト３２をモータシャフト２２に連結するようにしている。入力側アダプタ３３は、内アダプタ３３１と外アダプタ３３２とから構成されている。内アダプタ３３１は、一端部にモータシャフト２２の端部を嵌合させ、他端部にオイルアダプタ３５を挿入させて、オイルアダプタ３５を介してスラスト油路２２１，３２１を連通させる部材である。外アダプタ３３２は、内アダプタ３３１とシャフト３２を内嵌させて連結する筒状の部材である。また、モータシャフト２２と同じく、シャフト３２にもスラスト油路３２１とケーシング３１の内部空間とを連通させるラジアル油路３２２を複数形成しており、モータシャフト２２のスラスト油路２２１、オイルアダプタ３５、シャフト３２のスラスト油路３２１，ラジアル油路３２２を流通させた潤滑油が、軸受アダプタ３においてはケーシング３１の取付端部３１２における底部に斜め下方を向けて形成された排油口３１３を経て外部へ排出されるようにしている。また、モータ２のケーシング２１の底部に連通させて、後カバー２３に軸受アダプタ３側に向けて延び、軸受アダプタ３のケーシング３１における排油口３１３に連通する排出口２３３が形成されており、モータ２のケーシング２１内に流通された潤滑油も、軸受部３の排油口３１３から一括して排出できるようにしている。なお、図示しないが、各ラジアル油路２２２，３２２には潤滑油を噴出させる噴射ノズルを装着している。

また、ケーシング３１の他端部には、内カバー３６及び外カバー３７の２つのカバーを図示しないボルト等で強固に取り付けている。内カバー３６には、シャフト３２を挿通させて支持する筒状の軸受部３６１がケーシング３１内に挿入されるように形成してあり、この軸受部３６１には複数のＯリング３６２を設けている。外カバー３７は、中央部でシャフト３２を貫通させ突出させた状態で、内カバー３６と共にケーシング３１を閉止するリング状の部材である。そして、外カバー３７から突出するシャフト３２の端部には、トルクメータ４を連結するためのフランジ部３４を固定して取り付けている。このフランジ部３４は、本発明における出力側アダプタに相当する部材である。フランジ部３４は、シャフト３２の先端部における外周に固定して嵌着される筒状の基端部３４１と、トルクメータ４を固定するリング状の取着部３４２とを一体に形成したものである。基端部３４１の外周面の一部には、後述する理由により、図５、図６、図７に示すように、平坦面３４１ａを形成している。

トルクメータ４は、各図に示すように、フランジ部３４の取着部３４２にボルト等で固定される第１円盤部４１と、トルクメータ４に図示しない負荷装置を連結するための供試体アダプタ６を固定して取り付ける第２円盤部４２とを、一定距離だけ離間させて対向配置した状態で一体に形成したものである。詳述しないが、第１円盤部４１及び第２円盤部４２には、エンコーダリングその他のトルクメータとして必要な部品が装備されている。

ここで、トルクメータ４を校正する場合には、モータシャフト２２、シャフト３２及びトルクメータ４の回転を停止させる必要がある。そのために本実施形態では、軸受アダプタ３の外カバー３７における外壁面に、シャフト３２の先端部に取り付けたフランジ部３４の基端部３４１に沿った溝３７１を形成し、この溝３７１に沿って進退動作するように板状の軸ロック部材３８を装着している。この軸ロック部材３８は、先端部が二股に分かれており、トルクメータ４の校正時に溝３７１内に進出することで、フランジ部３４の基端部３４１における平坦面３４１ａに係合してシャフト３２の回転を完全に停止させ、モータ２の駆動時には溝３７１から退出してシャフト３２を回転させるように構成したものである。

上述したような試験装置１に適用される本実施形態の軸受アダプタ３は、以上に説明したように、モータ２とトルクメータ４とは別体としてそれらの間に介在させて用いられるものであり、モータシャフト２２に対して入力側アダプタ３３やオイルアダプタ３５によりシャフト３２を接続し、さらにこのシャフト３２を独自の軸受部３６１により回転可能に支持させて、シャフト３２を出力側アダプタであるフランジ部３４を介してトルクメータ４に接続するようにしている。そして、ケーシング２１を先細の傾斜形状としてモータ２側の底部がトルクメータ４側の底部よりも低位となるようにして、底部のモータ２側に潤滑油の排油口３１３を形成しているため、軸受アダプタ３のケーシング３１内部に供給された潤滑油を自然に排油口３１３へと流すことができるため、潤滑油の廃棄を簡便なものとし、それに要する作業を簡易化することができる。さらに、この排油口３１３には、モータ２のケーシング２１に連通された排出口２３３が連通しているので、モータ２の内部に供給された潤滑油も同様に、１箇所の排油口３１３から廃棄することができる。

また、軸受アダプタ３におけるケーシング３１を上述のようにモータ２側からトルクメータ４側に向けて先が窄まる傾斜形状とすることにより、ケーシング３１のトルクメータ４側の重量を軽量化して、シャフト３２に作用するラジアル方向への負荷を小さくすることができる。さらにモータシャフト２２の両端部はモータ２内で軸受部２３１等により支持させた構成としつつシャフト３２のトルクメータ４側へのオーバーハングを短く設定することで、アンバランスを小さくしてモータシャフト２２及びシャフト３２の高速回転時における振動を低減することが可能である上に、トルクメータ４及びそれに供試体アダプタ６を介して接続される負荷装置を含む負荷要因によるシャフト３２のラジアル方向への撓みを小さくすることができるので、トルクメータ４による計測精度を従来のものよりも向上することが可能である。また、トルクメータ４と負荷装置との間には、供試体アダプタ６は必須の部品として必要であるものの、その他の機構部品を存在させないようにすることができるため、この点でもトルクメータ４の精度を向上することができるまた、軸受アダプタ３はモータ２とは別体の装置となり、これらの内部にトルクメータを内蔵させるというような複雑な構造を回避できることから、試験装置１の構成要素となる各装置の製造やメンテナンスを簡易化することも可能である。

また、モータ２のモータシャフト２２と軸受アダプタ３のシャフト３２の内部にはそれぞれ長手方向に延びるスラスト油路２２１，３２１が形成されており、これらのスラスト油路２２１，３２１がオイルアダプタ３５により連通されていることから、モータ２側からモータシャフト２２のスラスト油路２２１に注入した潤滑油を、オイルアダプタ３５を通じて軸受アダプタ３のスラスト油路３２１にも供給することができるため、試験装置１全体における潤滑油の注入箇所を削減することができ、廃油の容易かのみならず、構造の簡易化や潤滑油注入の手間の低減を図ることもできる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば軸受アダプタ３のケーシングを先細の湾曲形状とするなど、各部の具体的構成については上記実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の一実施形態に係る軸受アダプタを適用した試験装置の主要部を示す後方斜視図。 同試験装置を示す背面図。 図２における概略的なＡ−Ａ線断面図。 図２における概略的なＢ−Ｂ線断面図。 図４における概略的なＣ−Ｃ線断面図。 図２において特に軸受アダプタの周辺部を示す概略的な拡大断面図。 図２において特に軸受アダプタの周辺部を示す概略的な斜視断面図。

符号の説明

１…試験装置
２…モータ
３…軸受アダプタ
４…トルクメータ
２２…モータシャフト
２２１…油路（スラスト油路）
２２２…油路（ラジアル油路）
３１…ケーシング
３２…シャフト
３３…入力側アダプタ
３４…出力側アダプタ（フランジ部）
３５…オイルアダプタ
２３３…排出口
３１３…排油口
３２１…油路（スラスト油路）
３２２…油路（ラジアル油路）
３６１…軸受部

Claims (5)

1. モータシャフトを回転駆動する駆動部を有するモータの回転性能を試験する試験装置に適用され、負荷装置が連結され且つ当該負荷装置とともに前記モータシャフトにより駆動される負荷部を構成するトルクメータと、前記モータとの間に取り付けられる軸受アダプタであり、
   前記モータシャフトと同期して回転するシャフトと、当該シャフトと前記モータシャフトとを接続する入力側アダプタと、前記シャフトの回転を前記負荷部に伝達する出力側アダプタと、前記シャフトを回転可能に支持する軸受部と、前記シャフト、前記入力側アダプタ、前記出力側アダプタ、及び前記軸受部を収容するケーシングとを具備し、
   前記シャフトの軸方向を略水平に保った状態で設置される前記ケーシングの少なくとも底部の内側の面を、前記負荷部側よりもモータ側が低位となるように傾斜又は湾曲させて形成するとともに、当該ケーシングの底部における前記モータ側の隅部に、当該ケーシング内部に供給された潤滑油を排出する排油口を形成していることを特徴とする軸受アダプタ。
2. 前記ケーシングを、前記モータ側から前記負荷部側に向けて漸次先細となる断面形状としている請求項１に記載の軸受アダプタ。
3. 前記シャフトに、潤滑油を流通させる油路を形成し、当該油路を前記ケーシングの内部空間に連通させている請求項１又は２の何れかに記載の軸受アダプタ。
4. 前記モータシャフトがその軸心に沿って潤滑油を流通させる油路を形成したものである場合、当該モータシャフトの油路に前記シャフトの油路を連通させるオイルアダプタを更に具備している請求項３に記載の軸受アダプタ。
5. 前記排油口を、前記モータに形成された潤滑油の排出口と連通させている請求項１乃至４の何れかに記載の軸受アダプタ。

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