车轮驱动装置、车轮驱动装置的维护方法与流程

1.本发明涉及一种车轮驱动装置及车轮驱动装置的维护方法。


背景技术：

2.已知有一种驱动输送台车等的车轮的车轮驱动装置。本技术人在专利文献1中公开了一种车轮驱动装置。该车轮驱动装置包括对从驱动源传递过来的旋转进行减速的减速机构、传递有被该减速机构减速后的旋转的旋转体及与旋转体一体化的车轮。在该车轮驱动装置中，驱动源的输出轴与减速机构的输入轴直接连结。
3.以往技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2018-144778号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的技术课题
7.本发明人等关于车轮驱动装置获得了以下认识。
8.在车轮驱动装置中，直接连结旋转驱动减速机构的输入轴的马达和该减速机构的输入轴的结构存在如下缺点：轴向上较长，不利于小型化。并且，由于马达后部朝向车身内侧配置，因此存在安装于马达后部的更换部件的维护性差的问题。
9.由此，本发明人等认识到以往的车轮驱动装置在实现小型化且提高维护性方面存在改进的余地。
10.本发明是鉴于这样的课题而完成的，其目的在于提供一种能够实现小型化且能够确保维护性的车轮驱动装置。
11.用于解决技术课题的手段
12.为了解决上述课题，本发明的一种实施方式提供一种车轮驱动装置，其具备：马达；减速机，对马达的旋转进行减速；及车轮，通过减速机的输出旋转而被驱动，其中，马达和减速机配置成从与轴向正交的方向观察时彼此重叠，马达配置成其后部侧朝向车身外侧，在马达的后部安装有能够从马达卸下的更换部件。
13.另外，以上构成要件的任意组合或将本发明的构成要件或表述在方法、系统等之间相互置换的方式也作为本发明的实施方式而有效。
14.发明效果
15.根据本发明，提供一种能够实现小型化且能够确保维护性的车轮驱动装置。
附图说明
16.图1是表示具备实施方式所涉及的车轮驱动装置的台车的立体图。
17.图2是概略地表示图1的车轮驱动装置的俯视图。
18.图3是图1的车轮驱动装置的剖切了壳体的一部分的俯视图。
19.图4是概略地表示图1的车轮驱动装置的主视图。
20.图5是表示图1的车轮驱动装置的拆除了罩的状态的主视图。
21.图6是表示从图1的车轮驱动装置卸下了更换部件的状态的俯视图。
22.图7是概略地表示第1变形例所涉及的车轮驱动装置的立体图。
23.图8是表示图7的车轮驱动装置的拆除了壳体的状态的立体图。
具体实施方式
24.以下，参考各附图，对本发明的优选实施方式进行说明。在实施方式及变形例中，对相同或等同的构成要件及部件标注相同的符号，并适当省略重复说明。并且，在各附图中，为了便于理解，适当放大或缩小表示部件的尺寸。并且，在各附图中，省略对实施方式的说明中并不重要的部件的一部分。
25.并且，包含第1、第2等编号的术语用于说明多种构成要件，但该术语仅用于区分一个构成要件和其他构成要件的目的，该术语并不用于限定构成要件。
26.另外，在以下说明中，“平行”及“垂直(正交)”不仅包含完全平行及完全垂直(正交)，还包括在误差范围内偏离平行及偏离垂直(正交)的情况。
27.[实施方式]
[0028]
以下，参考附图，对实施方式所涉及的车轮驱动装置100的结构进行说明。图1是概略地表示具备本实施方式所涉及的车轮驱动装置100的台车10的立体图。该图是从斜下方观察台车10时的图。台车10具备装载货物的平板状装载台10b、在装载台(车身)10b的下表面的后部左右分开固定的两个车轮驱动装置100。并且，台车10设置有：把手10h，设置于装载台10b的上表面；及两个脚轮10e，在装载台10b的下表面的前部左右分开设置。通过对车轮驱动装置100进行远程控制、追踪控制、自主控制等控制，台车10能够进行前进、后退、停止、回转等。
[0029]
作为一例，台车10可以具备向车轮驱动装置100供给电力的电池及用于自动追踪的自动追踪模块。自动追踪模块能够以根据摄像机所获取的图像信息追踪目标的方式控制车轮驱动装置100。另外，例如也可以不是自动追踪而是在生产线上行驶或一边测量与周边物的距离一边行驶。
[0030]
图2是概略地表示车轮驱动装置100的俯视图。该图2中示出了设置于台车10的两台车轮驱动装置100中的左侧的车轮驱动装置。左右两个车轮驱动装置100在俯视观察时具有左右对称的结构，因此以下说明也适用于右侧的车轮驱动装置100。
[0031]
图3是车轮驱动装置100的剖切了壳体60的一部分的俯视图。为了便于说明，如图所示，定义将某个水平方向设为x轴方向、将与x轴方向正交的水平方向设为y轴方向且将与两者正交的方向(即，铅垂方向)设为z轴方向的xyz正交坐标系。x轴、y轴、z轴各自的正方向为各附图中的箭头的方向，负方向为与箭头相反的方向。这样的方向标记并不用于限制车轮驱动装置100的使用姿势，车轮驱动装置100可以根据用途以任意姿势使用。
[0032]
如图3所示，车轮驱动装置100具备马达20、传递机构28、减速机30、车轮40、更换部件50及壳体60。以下，将沿着马达20的马达轴20s的旋转轴线la的方向称为“马达的轴向”或“轴向”。
[0033]
马达20作为旋转驱动车轮40的原动机而发挥作用。传递机构28将马达20的旋转传
递给减速机30。减速机30对马达20的旋转进行减速。车轮40通过减速机30的输出旋转而被驱动。在马达20的后部安装有能够从马达主体20d卸下的更换部件50。本实施方式的更换部件50包含电磁制动器52及编码器54。壳体60作为覆盖马达20、减速机30及更换部件50的外壳而发挥作用。车轮驱动装置100的框体70构成为，包含支承马达20和减速机30的安装基座72及壳体60。以下，对这些进行详细说明。
[0034]
马达20只要能够驱动车轮40即可，其可以采用基于各种原理的马达。本实施方式的马达20为伺服马达。此时，具有小型且输出较大、寿命比较长且几乎不需要维护的优点，因此优选使用伺服马达。马达20具有马达主体20d及马达轴20s，马达轴20s朝向马达主体20d的前后两侧延伸出。马达20的控制电路可以设置于壳体60的内部，也可以设置于壳体60的外部。
[0035]
若马达20和减速机30沿轴向排列设置，则车轮驱动装置100的轴向长度会变得过大。因此，在车轮驱动装置100中，马达20和减速机30配置成从与沿着马达20的旋转轴线la的轴向正交的方向观察时彼此重叠。具体而言，从图3的箭头a的方向(x轴方向)观察时，马达20和减速机30彼此重叠。此时，有利于轴向上的小型化。并且，马达20的旋转轴线la和减速机30的输出轴30k的旋转轴线lb平行延伸，尤其，马达20的旋转轴线la和减速机30的输出轴30k的旋转轴线lb在相同的水平面上延伸。
[0036]
另外，在本实施方式中，在将车轮驱动装置100安装于台车10上的情况下，马达20和减速机30配置成从台车10的前后方向观察时彼此重叠。但是，并不只限于此，马达20和减速机30只要配置成从与轴向正交的方向观察时彼此重叠即可，例如，在安装于台车10上的情况下，也可以配置成从铅垂方向观察时彼此重叠。并且，马达20和减速机30无需整体重叠，只要配置成从与轴向正交的方向观察时至少一部分彼此重叠即可。
[0037]
在马达20安装有第一带轮28p、电磁制动器52及编码器54。尤其，第一带轮28p和电磁制动器52安装于马达轴20s上。为了便于说明，将沿着旋转轴线la的方向上的马达主体20d的设置有第一带轮28p的一侧称为前部20f，将设置有电磁制动器52及编码器54的一侧称为后部20b。马达主体20d的前部20f固定于安装基座72。第一带轮28p安装于马达轴20s的从安装基座72突出的部分。
[0038]
更换部件50可以是构成车轮驱动装置100的部件中的更换或调整频度相对高的零件。通过更换或调整更换部件50，能够长期使用车轮驱动装置100。从容易进行更换部件50的更换或调整的观点出发，马达20配置成其后部20b侧朝向台车10的外侧，而更换部件50安装于马达20的后部20b。即，在车轮驱动装置100安装于驱动对象的车身(台车10)的情况下，其构成为马达20的后部20b朝向该车身的外侧。在本实施方式中，其配置成马达20的后部20b朝向车轮40安装侧。
[0039]
为了限制意外的动作，车轮驱动装置100优选具备制动器。并且，通过设置制动器，车轮驱动装置100容易遵照安全规则。因此，车轮驱动装置100具备非通电时制动器工作且通电时制动器被解除的无励磁动作型的电磁制动器52。作为一例，无励磁动作型的电磁制动器能够由圆盘等旋转体、垫块及线圈构成。在该制动器中，在线圈未被励磁时，弹簧将垫块按压于旋转体来产生制动力，而在线圈被励磁时，则从旋转体释放垫块来解除制动。
[0040]
在本实施方式中，电磁制动器52以包围马达轴20s的从后部20b延伸出的部分的方式安装。电磁制动器52通过螺钉等固定件52s固定于后部20b。电磁制动器52在非通电时限
制马达轴20s的旋转，而在通电时则解除该限制。
[0041]
在电磁制动器52中，旋转体和垫块接触的时间长，它们容易磨损，因此更换或调整的频度比车轮驱动装置100的其他部件更高。因此，通过将电磁制动器52设为能够容易更换，能够提高车轮驱动装置100的维护性。
[0042]
编码器54为了控制马达20的旋转而检测马达轴20s的旋转角。编码器54的结构并不受限定，但作为一例，本实施方式的编码器54由磁铁54m及根据该磁铁54m的磁极来检测旋转角的磁式旋转角传感器54c构成。磁铁54m安装于马达轴20s的从电磁制动器52延伸出的部分的端面。旋转角传感器54c以与磁铁54m相对置的方式设置于传感器保持架54h上，传感器保持架54h通过螺钉等固定件54s固定于电磁制动器52的后部52b。
[0043]
若编码器54发生故障，则车轮驱动装置100的动作会变得不稳定。因此，发生了故障时，优选更换或调整编码器54。通过将编码器54设为能够容易更换，能够提高车轮驱动装置100的维护性。
[0044]
传递机构28只要是能够将马达20的旋转传递给减速机30的机构即可，其可以采用齿轮系或动力传递用链条等基于各种原理的传递机构。本实施方式的传递机构28包括第一带轮28p、第二带轮28s及带28b。第一带轮28p设置于马达20的马达轴20s，第二带轮28s设置于减速机30的输入轴30j。带28b架设于第一带轮28p和所述第二带轮28s之间。带28b可以是同步带(例如，正时皮带)或平带，也可以是其他种类的带。若利用带轮及带的结构，则零件件数比其他结构少，有利于轻型化。
[0045]
台车可以优选使用于快速输送较轻的货物的用途或输送较重的货物的用途等各种用途。但是，根据台车的用途，优选的速度及转矩特性不同。但是，按照用途准备具有不同速度及转矩特性的多种台车不利于制造及销售管理。并且，对于用户而言，还存在改变用途时现有台车的速度及转矩特性不匹配导致难以转用于新用途的问题。
[0046]
因此，本实施方式的传递机构28构成为如下：通过从不同外径的多个带轮选择第一带轮28p及第二带轮28s中的至少一个，从而能够改变减速比。通过改变减速比，能够容易改变车轮驱动装置100的速度及转矩特性。因此，通过准备不同外径的多个带轮，能够应对各种速度及转矩特性。并且在制造销售时，可以根据用户所希望的速度及转矩特性来设定减速比后提供。即，能够减少需要制造的车轮驱动装置100的种类。并且在改变用途时，用户可以通过更换带轮而容易地转用于新用途。
[0047]
减速机30可以采用偏心摆动型减速机、挠曲波动减速机、简单行星齿轮减速机等基于各种原理的减速机。本实施方式的减速机30是偏心摆动型减速机。减速机30是将输入到输入轴30j的旋转减速后输出到输出轴30k的齿轮装置。输入轴30j可以配置于从输出轴30k偏移的位置上，但在本实施方式中，输入轴30j配置于输出轴30k的旋转轴线lb上。减速机30的减速机主体30m固定于安装基座72。输入轴30j从减速机主体30m的前部30f延伸出。第二带轮28s安装于输入轴30j的从安装基座72突出的部分。
[0048]
车轮40具有车轮主体40m及设置于车轮主体40m的中心的轮圈40h。车轮主体40m可以是由合成橡胶等树脂制成的橡胶轮胎。轮圈40h的中心固定于减速机30的输出轴30k。输出轴30k从框体70朝向外部侧延伸出。轮圈40h安装于输出轴30k的从框体70朝向外部侧延伸出的部分。因此，轮圈40h及车轮主体40m在框体70的外侧与输出轴30k一体地旋转。
[0049]
还参考图4及图5，对壳体60进行说明。图4是概略地表示车轮驱动装置100的主视
图。图5是表示车轮驱动装置100的拆除了罩62的状态的主视图。壳体60只要能够覆盖马达20及减速机30即可，其可以采用各种形状。本实施方式的壳体60的侧视观察时的外形为大致矩形，并且是长度方向沿x轴方向延伸的大致长方体形状的箱体。
[0050]
还参考图6。图6是表示从车轮驱动装置100卸下了更换部件50的状态的俯视图。为了使更换部件50的更换变得容易，优选在壳体60上设置作业用开口部。因此，如图5所示，本实施方式的壳体60设置有主视时呈矩形的窗60w，从而构成为能够从该窗60w卸下更换部件50。此时，如图6所示，仅打开窗60w即可装卸更换部件50，因此能够在短时间内进行维护。
[0051]
具体而言，窗60w具有在更换部件50的外形上加上规定的余量的大小，以便更换部件50能够穿过。在本实施方式中，主视时的窗60w的x轴方向尺寸及z轴方向尺寸分别大于主视时的电磁制动器52的x轴方向尺寸及z轴方向尺寸。
[0052]
从防止异物等侵入更换部件50的观点出发，优选除了在进行维护时以外关闭窗60w。因此，本实施方式具有覆盖更换部件50的罩62。如图4所示，主视时罩62呈大致矩形，且具有能够封闭窗60w的大小。罩62具有在窗60w的大小上加上规定的余量的大小。罩62可以通过多个(例如，四个)螺钉等固定件62s固定于壳体60。此时，通过装卸固定件62s能够容易装卸罩62。
[0053]
本实施方式的罩62安装于壳体60的设置有车轮40的一侧。因此，若罩62与车轮40干涉，则罩62的装卸需要时间。因此，在本实施方式中，构成为从马达轴20s的轴向观察时罩62和车轮40并不重叠。此时，能够在短时间内装卸罩62。另外，若拆卸了固定件62s之后通过使罩62横向滑动即可不与车轮干涉地卸下，则从轴向观察时罩62和车轮40也可以重叠。
[0054]
接着，对上述结构的车轮驱动装置100的维护方法的一例进行说明。以下说明的维护工作能够在将车轮驱动装置100安装于台车(车身)10上的状态下进行。
[0055]
(1)首先，使马达20的后部20b的至少一部分暴露在外。具体而言，拆卸固定件62s，从壳体60卸下罩62，使更换部件50从窗60w暴露在外。
[0056]
(2)接着，从暴露在外的马达20的后部20b侧进行更换部件50的更换。在更换编码器54时，拆卸固定件54s，将编码器54和传感器保持架54h一同从电磁制动器52的后部52b卸下。然后，通过固定件54s将更换用的编码器54和传感器保持架54h安装于电磁制动器52的后部52b。
[0057]
(3)在更换电磁制动器52时，拆卸固定件52s，从马达20的后部20b卸下电磁制动器52。然后，通过固定件52s将更换用的电磁制动器52安装于马达20的后部20b。
[0058]
(4)接着，通过固定件62s将罩62安装于壳体60。若安装了罩62，则结束车轮驱动装置100的维护。该步骤只是一例，可以改变工序的顺序、或可以追加其他工序、或可以省略一部分工序。
[0059]
如上所述，根据本实施方式的车轮驱动装置100，在将车轮驱动装置100安装于作为驱动对象的台车10上的情况下，马达20的后部朝向台车10的车身外侧配置，因此能够在将车轮驱动装置100安装于台车10的车身的状态下(未从车身卸下车轮驱动装置100的状态下)从马达20的后部卸下更换部件50并进行维护，因此维护性得到提高。
[0060]
并且，本实施方式的车轮驱动装置100构成为容纳于壳体60的车轮驱动模块，因此，通过将其安装于不具有独立行驶功能的现有台车即可赋予独立行驶功能。
[0061]
以上，对本发明的实施方式进行了说明。这些实施方式仅是例示，本领域技术人员
能够理解在本发明的技术方案的范围内能够进行各种变形及变更，并且这样的变形例及变更也在本发明的技术方案的范围内。因此，本说明书中的记载及附图应视为例证而不是限定。
[0062]
以下，对变形例进行说明。在变形例的附图及说明中，对与实施方式相同或等同的构成要件及部件标注相同符号。适当省略与实施方式重复的说明，重点说明与实施方式不同的结构。
[0063]
[第1变形例]
[0064]
参考图7及图8，对第1变形例所涉及的车轮驱动装置100的结构进行说明。图7是概略地表示第1变形例所涉及的车轮驱动装置100的立体图。图8是表示本变形例的车轮驱动装置100的拆除了壳体60的状态的立体图。如这些图所示，本变形例与实施方式的不同点在于，在将车轮驱动装置100安装于台车10的车身的状态下，能够向台车10的车身的下侧(箭头b的方向)卸下壳体60，并且未设置有窗60w，而其他结构则相同。通过卸下壳体60，如图8所示，能够更容易更换电磁制动器52和编码器54等更换部件50。
[0065]
根据本变形例，能够在将车轮驱动装置100安装于台车10的车身的状态下向台车10的下侧卸下壳体60，并且马达20的后部朝向台车10的外侧，因此能够在安装于台车10的状态下维护车轮驱动装置100。另外，本变形例的壳体60也可以设置有窗60w。并且，若车轮40足够大，则还能够将车轮驱动装置100安装于台车10的装载台10b的上表面，此时，向台车10的车身的上方卸下壳体60。
[0066]
在实施方式的说明中，示出了传递机构28以相同的速度传递旋转的例子，但本发明并不只限于此，传递机构28也可以是从马达20向减速机30传递减速或加速之后的旋转的结构。
[0067]
在实施方式的说明中，示出了更换部件50为电磁制动器52和编码器54的例子，但本发明并不只限于此，更换部件50也可以是除了电磁制动器52和编码器54以外的零件(例如，各种传感器)。
[0068]
在实施方式的说明中，示出了在搭载货物的台车上使用车轮驱动装置100的例子，但本发明并不只限于此，车轮驱动装置100还可以适用于除了台车以外的车辆或移动体。
[0069]
在实施方式的说明中，示出了在一个移动体上使用了两个车轮驱动装置100的例子，但本发明并不只限于此，也可以在一个移动体上使用一个或三个以上的车轮驱动装置100。
[0070]
在实施方式的说明中，示出了电磁制动器52为无励磁动作型的电磁制动器的例子，但电磁制动器52也可以是基于与无励磁动作型的电磁制动器不同的原理的制动器，例如可以是励磁动作型。
[0071]
上述的各变形例发挥与实施方式同样的作用效果。
[0072]
上述各个实施方式和变形例的任意组合也作为本发明的实施方式而有效。通过组合而产生的新的实施方式兼具所组合的各个实施方式及变形例各自的效果。
[0073]
产业上的可利用性
[0074]
本发明能够利用于车轮驱动装置及车轮驱动装置的维护方法中。
[0075]
符号说明
[0076]
20-马达、20b-后部，20s-马达轴，28b-带，28p-第一带轮，28s-第二带轮，30-减速
机，30j-输入轴，40-车轮，50-更换部件，52b-后部，58-罩，60-壳体，60w-窗，62-罩，70-框体，100-车轮驱动装置。