JP2014152839A - Gear device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力軸、出力軸、及び該両軸間の動力伝達経路を有し、該動力伝達経路内に少なくとも一組の歯車対を設けた歯車装置に関し、特に、前記入力軸と出力軸間の回転伝達誤差を低減可能な補正機構に関する。 The present invention relates to a gear device having an input shaft, an output shaft, and a power transmission path between the two shafts, and having at least one pair of gear pairs in the power transmission path, and in particular, the input shaft and the output shaft. The present invention relates to a correction mechanism that can reduce the rotation transmission error between the two.
従来より、入力される回転動力を、少なくとも一組内蔵する歯車対によって変速して出力する歯車装置は、工作機械の割り出し機構等のように高い動作精度が必要なシステムに適用する際、前記歯車装置の入力軸・出力軸間の回転伝達誤差をできるだけ低減する必要がある。しかし、それには、前記歯車対を構成する歯車(以下、「伝達歯車」とする)の歯面の加工、負荷による歯の弾性変形、及び組み付け等に伴って発生する誤差を、大きく低減させることが要求されることから、歯車の加工コスト・材料コストの増加、装置の組み立て性・メンテナンス性の悪化が避けられない。
ここで、回転伝達誤差とは、図6に示すように、一般には、歯車対において入力側歯車が回転する時の出力側の伝達歯車の実回転角度θout(r)が、歯車比から算出される理論回転角度θout(t)より逸脱する角度分(以下、「歯車伝達誤差」とする)Δθeである。そこで、前述した入力軸・出力軸間の回転伝達誤差とは、入力軸が回転する時の出力軸の実回転角度が、内蔵する歯車対の歯車比から算出される理論回転角度より逸脱する角度分(以下、「装置伝達誤差」とする)を示すものと定義し、歯車対が一組だけの場合は、前記歯車伝達誤差と同じとなるが、歯車対が複数の場合は、複数の前記歯車伝達誤差Δθeを合成したものとなる。
前記歯車伝達誤差については、各伝達歯車の歯車軸の軸受を支持するためのハウジング間に圧電素子を介設し、該圧電素子に電圧を印加して伸縮させることにより、歯車軸の軸間距離を変更して、伝動歯車間の噛合位置を一定に保つ技術が公知となっている(例えば、特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a gear device that outputs and rotates input rotational power by at least one pair of built-in gear pairs is applied to a system that requires high operation accuracy such as an indexing mechanism of a machine tool. It is necessary to reduce the rotation transmission error between the input shaft and output shaft of the device as much as possible. However, to this end, the errors generated due to the processing of the tooth surfaces of the gears constituting the gear pair (hereinafter referred to as “transmission gears”), the elastic deformation of the teeth due to the load, and the assembly are greatly reduced. Therefore, it is inevitable that the processing cost and material cost of the gear increase, and the assembly and maintenance of the device deteriorate.
Here, as shown in FIG. 6, the rotation transmission error is generally calculated from the gear ratio by the actual rotation angle θout (r) of the output-side transmission gear when the input-side gear rotates in the gear pair. Δe that is an angle deviating from the theoretical rotation angle θout (t) (hereinafter referred to as “gear transmission error”). Therefore, the aforementioned rotation transmission error between the input shaft and the output shaft is an angle at which the actual rotation angle of the output shaft when the input shaft rotates deviates from the theoretical rotation angle calculated from the gear ratio of the built-in gear pair. Minute (hereinafter referred to as “device transmission error”). When there is only one gear pair, it is the same as the gear transmission error, but when there are a plurality of gear pairs, The gear transmission error Δθe is synthesized.
As for the gear transmission error, the distance between the shafts of the gear shaft is obtained by inserting a piezoelectric element between the housings for supporting the bearings of the gear shaft of each transmission gear and applying a voltage to the piezoelectric element to expand and contract. Is known to keep the meshing position between the transmission gears constant (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、前記技術においては、動力伝達中に伝達歯車間で実測したハウジング温度、歯車温度、軸間距離等に基づいて圧電素子を伸縮させ、動力伝達によって発生した軸間距離の誤差を低減させるだけであって、伝達歯車の歯面の加工、負荷による歯の弾性変形、組み付け等に伴って発生する誤差については何ら考慮されていない。このため、前記歯車伝達誤差はもとより、それを合成した装置伝達誤差も十分には低減できず、伝達歯車の加工精度・剛性・組み付け精度等を高めることが要求され、依然として、歯車の加工コスト・材料コストが増加し、装置の組み立て性・メンテナンス性が悪化する、という問題があった。 However, in the above technique, the piezoelectric element is expanded and contracted based on the housing temperature, the gear temperature, the distance between the shafts, and the like measured between the transmission gears during power transmission, and only the error in the distance between the shafts generated by the power transmission is reduced. However, no consideration is given to errors that occur due to the processing of the tooth surfaces of the transmission gear, the elastic deformation of the teeth due to the load, and the assembly. For this reason, not only the gear transmission error but also the device transmission error that combines them cannot be sufficiently reduced, and it is required to increase the processing accuracy, rigidity, assembly accuracy, etc. of the transmission gear. There was a problem that the material cost increased and the assembly and maintenance of the apparatus deteriorated.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項1においては、入力軸、出力軸、及び該両軸間の動力伝達経路を有し、該動力伝達経路内に少なくとも一組の歯車対を設けた歯車装置において、前記入力軸の回転角度を検知する入力角位置センサと、前記出力軸の回転角度を検知する出力角位置センサと、該両回転角度から求まる両軸間の回転伝達誤差が低減するように、前記歯車対における入力側と出力側の間の回転方向の位相を調整する補正機構とを備えたものである。
請求項2においては、前記補正機構は、前記歯車対を成す両伝達歯車の歯車軸を軸支する両支持部の間に介設され、該支持部間の距離を変更可能なアクチュエータと、該アクチュエータを制御し、前記歯車軸間の軸間距離を変更するコントローラとを備えるものである。
請求項3においては、前記補正機構は、前記歯車対を成す両伝達歯車に噛合されて動力を伝達可能な中間歯車と、該中間歯車の位置を変更可能なアクチュエータと、該アクチュエータを制御し、前記両伝達歯車の少なくとも一方の歯車軸と中間歯車の歯車軸との間の軸間距離を変更するコントローラとを備えるものである。
請求項4において、前記補正機構においては、前記歯車対の両歯車軸は同一軸心上に対向配置され、該両歯車軸の一方の軸内端部に固設される入力デフサイドギアと、該両歯車軸の他方の軸内端部に途中部が直交して固設されるピニオン軸の両端に回動自在に支持され、一側を前記入力デフサイドギアに噛合するピニオンギアとから、前記歯車対を形成し、該歯車対と、前記ピニオンギアの他側が噛合する補正デフサイドギアとから差動装置を構成すると共に、該補正デフサイドギアの回転角度や回転速度を変更可能な回動装置と、該回動装置を制御し、前記補正デフサイドギアからピニオンギアに入力される補正回転の位相を変更するコントローラとを備えるものである。
請求項5においては、前記補正機構は、回動可能なキャリアの外周部に回転自在に枢支される複数のプラネタリギアと、該複数のプラネタリギアに噛合して外周を回転するインターナルギアと、該複数のプラネタリギアに噛合して内周を回転するサンギアとから成る遊星歯車装置を備え、前記プラネタリギア、インターナルギア、サンギアのうちの一つを固定して補正歯車にし、残りの二つを回動可能として前記歯車対にすると共に、前記補正歯車の回転角度や回転速度を変更可能な回動装置と、該回動装置を制御し、前記補正歯車から歯車対に入力される補正回転の位相を変更するコントローラとを備えるものである。
請求項6においては、前記補正歯車は、サンギアとし、前記歯車対の入力側をインターナルギア、出力側をプラネタリギアとするものである。
請求項7においては、前記補正歯車は、インターナルギアとし、前記歯車対の入力側をサンギア、出力側をプラネタリギアとするものである。
The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
That is, according to the first aspect of the present invention, in a gear device having an input shaft, an output shaft, and a power transmission path between the two shafts, and having at least one pair of gear pairs in the power transmission path, An input angle position sensor for detecting a rotation angle, an output angle position sensor for detecting the rotation angle of the output shaft, and an input in the gear pair so as to reduce a rotation transmission error between both shafts obtained from the both rotation angles. And a correction mechanism for adjusting the phase in the rotational direction between the output side and the output side.
According to a second aspect of the present invention, the correction mechanism is interposed between both support portions that pivotally support the gear shafts of both transmission gears forming the gear pair, and an actuator that can change a distance between the support portions; A controller for controlling an actuator and changing an inter-axis distance between the gear shafts.
In
5. The correction mechanism according to
In
According to a sixth aspect of the present invention, the correction gear is a sun gear, the input side of the gear pair is an internal gear, and the output side is a planetary gear.
According to a seventh aspect of the present invention, the correction gear is an internal gear, the input side of the gear pair is a sun gear, and the output side is a planetary gear.
本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
すなわち、請求項1により、入力軸・出力軸間の回転伝達誤差である装置伝達誤差を低減させる方向に、補正機構によって、各歯車対の回転伝達誤差である歯車伝達誤差を調整することができ、従来のように、歯車伝達誤差の誤差要因の一部、例えば歯車軸の軸間距離を変更して噛み合い状態を一定に保つようにするだけとは異なり、歯車対を成す伝達歯車の歯面の加工、負荷による歯の弾性変形、組み付け等も加えた全ての誤差要因の作用結果を示す歯車伝達誤差自体を適正に調整し、該歯車伝達誤差の合成となる装置伝達誤差を低減することができる。これにより、伝達歯車の加工精度・剛性・組み付け精度等を高める必要がなくなり、歯車の加工コスト・材料コストの低減、及び歯車装置の組み立て性・メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項2により、前記伝達歯車の歯車軸の軸間距離を増減させるだけで、歯車伝達誤差を適正に調整して装置伝達誤差を低減させることができ、補正機構を小型化して歯車装置のコンパクト化を図ることができる。更に、歯車軸の支持部間の距離の変更を通して歯車軸の軸間距離を変更することができ、歯車軸を直接操作して軸間距離を増減する場合と比べ、補正機構を簡素化し、装置コストの低減・メンテナンス性の向上も図ることができる。
請求項3により、前記両伝達歯車間に中間歯車を介設し、伝達歯車・中間歯車の歯車軸間の軸間距離を増減させるだけで、歯車伝達誤差を調整して装置伝達誤差を低減させることができ、補正機構を小型化して歯車装置のコンパクト化を図ることができる。更に、歯車軸間の軸間距離を、入力側の伝達歯車・中間歯車間と、中間歯車・出力側の伝達歯車間とについて、同時に変更することもでき、単一の軸間距離を変更する場合に比べ、より複雑な調整が可能となり、装置伝達誤差の一層の低減を図ることができる。
請求項4により、差動装置を利用して、歯車対の出力側であるピニオンギアに補正回転を入力し、該ピニオンギアの位相を調整するだけで、歯車伝達誤差を調整して装置伝達誤差を低減させることができ、補正機構を小型化して歯車装置のコンパクト化を図ることができる。
請求項5により、遊星歯車装置を利用して、歯車対の出力側であるプラネタリギア、インターナルギア、サンギアのうちの一つに補正回転を入力して位相を変更するだけで、歯車伝達誤差を調整して装置伝達誤差を低減させることができ、しかも、補正歯車はプラネタリギア、インターナルギア、サンギアのうちのうちの一つを兼用するので、補正歯車を別途に設ける必要がなく、補正機構を小型化して歯車装置のコンパクト化を図ることができる。
請求項6により、遊星歯車装置の軸心上の空間を利用して、補正回転用の回動装置を配置することができ、歯車装置の一層のコンパクト化を図ることができる。
請求項7により、遊星歯車装置の外周空間を利用して、補正回転用の回動装置を配置することができ、該回動装置への外部からのアクセスが容易となって、メンテナンス性の向上を図ることができる。
Since this invention was comprised as mentioned above, there exists an effect shown below.
That is, according to
According to the second aspect of the present invention, the gear transmission error can be appropriately adjusted and the device transmission error can be reduced simply by increasing or decreasing the distance between the gear shafts of the transmission gear. Can be achieved. Furthermore, the inter-shaft distance of the gear shaft can be changed through the change of the distance between the support portions of the gear shaft, and the correction mechanism is simplified compared with the case where the inter-shaft distance is increased or decreased by directly operating the gear shaft. Costs can be reduced and maintenance can be improved.
According to
According to the fourth aspect of the present invention, the gear transmission error is adjusted by adjusting the gear transmission error only by inputting the correction rotation to the pinion gear on the output side of the gear pair and adjusting the phase of the pinion gear using the differential device. Thus, the gear mechanism can be made compact by reducing the size of the correction mechanism.
According to
According to the sixth aspect of the present invention, the rotation device for the correction rotation can be arranged by utilizing the space on the axis of the planetary gear device, and the gear device can be further downsized.
According to the seventh aspect, the rotation device for the correction rotation can be arranged by utilizing the outer peripheral space of the planetary gear device, and the access to the rotation device from the outside becomes easy and the maintenance property is improved. Can be achieved.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明に係わる歯車装置において、各図の矢印Fで示す方向を前方向とし、矢印Uで示す方向を上方向とし、以下で述べる各部材の位置や方向等はこの前方向・上方向を基準とするものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In the gear device according to the present invention, the direction indicated by the arrow F in each figure is the forward direction, the direction indicated by the arrow U is the upward direction, and the position and direction of each member described below are the forward direction and the upward direction. It is based on.
まず、本発明に関わる歯車装置1の全体構成について、図1により説明する。
該歯車装置1においては、装置ケース2内の上下にハウジング7・8が対向配置され、該ハウジング7・8内には、前後方向に、それぞれ入力軸5と出力軸6が回動可能に支持されている。
First, the overall configuration of the
In the
このうちの入力軸5の前端は、前記ハウジング7と装置ケース2の前壁を貫通して前方に突出し、該突出端には、電動モータ15のモータ軸15aの後端が連結されており、該電動モータ15からの回転動力によって入力軸5が回転駆動される。一方、前記出力軸6の後端は、前記ハウジング8と装置ケース2の後壁を貫通して後方に突出し、装置外部に回転動力を出力できるようにしている。
Among these, the front end of the
更に、前記ハウジング7内では、入力軸5上に入力歯車3が固設され、前記ハウジング8内では、出力軸6上に出力歯車4が固設されており、該両歯車3・4が互いに噛合して一組の歯車対24が形成されている。
Further, in the
そして、前記入力軸5・出力軸6には、それぞれ、入力側ロータリエンコーダ9・出力側ロータリエンコーダ10が配置されており、軸の回転をデジタルの回転角度信号として発信できるようにしている。
An input-
これにより、前記電動モータ15が駆動すると、回転動力が入力軸5、入力歯車3、出力歯車4、出力軸6を介して、歯車装置1から出力されると共に、その際には、入力側ロータリエンコーダ9・出力側ロータリエンコーダ10より、入力軸5・出力軸6の各回転角度信号が発信され、後述する補正機構23によって、歯車対24の入力歯車3と出力歯車4の間の回転方向の位相を調整することができる。
Thus, when the
次に、前記歯車装置1における装置回転誤差の補正機構23について、図1、図6により説明する。
該補正機構23においては、前記入力軸5が軸支されるハウジング7と、前記出力軸6が軸支されるハウジング8との間に、油圧シリンダ11・12が前後部で介設され、該油圧シリンダ11・12内の油室は、それぞれ油路21・22を介して、電磁弁13・14に連通されている。
Next, the device rotation
In the
そして、該電磁弁13・14は、それぞれ信号線19・20を介してコントローラ16に接続されると共に、該コントローラ16には、前記入力側ロータリエンコーダ9・出力側ロータリエンコーダ10が、それぞれ信号線17・18を介して接続されている。
The
このような構成において、前記歯車装置1が作動中は、前記入力側ロータリエンコーダ9・出力側ロータリエンコーダ10によって、入力軸5の実回転角度θin(r)と出力軸6の実回転角度θout(r)が同時に検知され、各回転角度信号が信号線17・18を介してコントローラ16に送信される。
In such a configuration, while the
該コントローラ16内では、検知した入力軸5の実回転角度θin(r)に対応する出力軸6の理論回転角度θout(t)が、前記歯車対24の歯車比から算出され、該理論回転角度θout(t)と、検知した出力軸6の実回転角度θout(r)との差から、前記歯車伝達誤差Δθe[=θout(r)−θout(t)]が算出される。なお、本実施例では、歯車装置1内の歯車対は一組であることから、該歯車伝達誤差Δθeが、前記歯車装置1の装置伝達誤差と等しくなる。
In the
このようにして求められた歯車伝達誤差Δθeが減少するように、前記コントローラ16からは、前記電磁弁13・14に、信号線19・20を介して開閉信号が送信され、該開閉信号に基づき、図示せぬ油圧ポンプからの圧油が、油路21・22を介して油圧シリンダ11・12に給排される。
An opening / closing signal is transmitted from the
すると、該油圧シリンダ11・12のピストンロッド11a・12aが伸縮して、前記ハウジング7・8間の前後部における上下間距離が増減され、該ハウジング7・8に軸支された入力軸5・出力軸6間の前後部における軸間距離も増減される。これにより、入力歯車3・出力歯車4間における各歯面間の接触位置を変更し、入力歯車3と出力歯車4の間の回転方向の位相を調整することができる。
Then, the
そして、この調整の判断基準に、本実施例では前記歯車伝達誤差Δθe、すなわち歯車装置1の装置伝達誤差そのものを設定するため、従来のように軸間距離だけを判断基準にして調整する場合とは異なり、入力歯車3・出力歯車4の歯面の加工、負荷による歯の弾性変形、組み付け等も含む全ての誤差要因を考慮して調整することができ、入力歯車3・出力歯車4の加工精度・剛性・組み付け精度等を無駄に高める必要がない。
In this embodiment, the gear transmission error Δθe, that is, the device transmission error itself of the
すなわち、入力軸5、出力軸6、及び該両軸5・6間の動力伝達経路を有し、該動力伝達経路内に少なくとも一組の歯車対24を設けた歯車装置1において、前記入力軸5の回転角度である実回転角度θin(r)を検知する入力角位置センサである入力側ロータリエンコーダ9と、前記出力軸6の回転角度である実回転角度θout(r)を検知する出力角位置センサである出力側ロータリエンコーダ10と、該両回転角度θin(r)・θout(r)から求まる両軸5・6間の回転伝達誤差である装置伝達誤差が低減するように、前記歯車対24における入力側である入力歯車3と出力側である出力歯車4の間の回転方向の位相を調整する補正機構23とを備えたので、入力軸5・出力軸6間の回転伝達誤差である装置伝達誤差を低減させる方向に、補正機構23によって、各歯車対、本実施例では単一の歯車対24の回転伝達誤差である歯車伝達誤差Δθeを調整することができ、従来のように、歯車伝達誤差Δθeの誤差要因の一部、例えば入力軸5・出力軸6の軸間距離を変更して噛み合い状態を一定に保つようにするだけとは異なり、歯車対24を成す入力歯車3・出力歯車4の歯面の加工、負荷による歯の弾性変形、組み付け等も加えた全ての誤差要因の作用結果を示す歯車伝達誤差Δθe自体を適正に調整し、該歯車伝達誤差Δθeの合成となる装置伝達誤差を低減することができる。これにより、入力歯車3・出力歯車4の加工精度・剛性・組み付け精度等を高める必要がなくなり、歯車3・4の加工コスト・材料コストの低減、及び歯車装置1の組み立て性・メンテナンス性の向上を図ることができる。
That is, in the
加えて、前記補正機構23は、前記歯車対24を成す両伝達歯車である入力歯車3・出力歯車4の歯車軸である入力軸5・出力軸6を軸支する両支持部であるハウジング7・8の間に介設され、該ハウジング7・8間の距離を変更可能なアクチュエータである油圧シリンダ11・12と、該油圧シリンダ11・12を制御し、前記入力軸5・出力軸6間の軸間距離を変更するコントローラ16とを備えるので、前記入力歯車3・出力歯車4の入力軸5・出力軸6の軸間距離を増減させるだけで、歯車伝達誤差Δθeを適正に調整して装置伝達誤差を低減させることができ、補正機構23を小型化して歯車装置1のコンパクト化を図ることができる。更に、入力軸5・出力軸6のハウジング7・8間の距離の変更を通して入力軸5・出力軸6の軸間距離を変更することができ、入力軸5・出力軸6を直接操作して軸間距離を増減する場合と比べ、補正機構23を簡素化し、装置コストの低減・メンテナンス性の向上も図ることができる。
In addition, the
次に、以上のような歯車装置1の別形態について、図2乃至図5により以下に説明する。
図2に示す歯車装置1Aは、前記歯車装置1において、前記入力歯車3・出力歯車4のいずれとも噛合する中間歯車25を配置し、該中間歯車25の中間軸26と、前記入力歯車3・出力歯車4の入力軸5・出力軸6のうちの少なくとも一方、本実施例では両軸5・6との軸間距離を変更可能としたものである。
Next, another embodiment of the
A
該歯車装置1Aにおいては、前記装置ケース2内の上下に、前後方向に延びる入力軸5と出力軸6が回動可能に支持され、このうちの入力軸5の前端は、前記装置ケース2の前壁を貫通して前方に突出される一方、前記出力軸6の後端は、前記装置ケース2の後壁を貫通して後方に突出されており、前方から入力された回転動力が、装置の後方から出力できるようにしている。そして、前記入力軸5・出力軸6にも、それぞれ、前記入力側ロータリエンコーダ9・出力側ロータリエンコーダ10が配置されている。
In the
そして、該歯車装置1Aの補正機構23Aにおいては、前記入力軸5と出力軸6間に、該両軸5・6に平行に前記中間軸26が前後方向に軸支され、該中間軸26に前記中間歯車25が固設され、該中間歯車25は、一組の歯車対24Aを構成する入力歯車3・出力歯車4の双方と噛合されている。これにより、入力軸5の回転動力が、入力歯車3から中間歯車25を介して出力歯車4に伝達され、出力軸6より出力される。
In the
更に、前記中間軸26の左右側方には、油圧シリンダ27が配置され、該油圧シリンダ27内の油室は、油路28を介して電磁弁29に連通され、該電磁弁29は、信号線30を介してコントローラ16に接続されると共に、該コントローラ16には、前述と同様に、前記入力側ロータリエンコーダ9・出力側ロータリエンコーダ10が、それぞれ信号線17・18を介して接続されている。一方、前記油圧シリンダ27のピストンロッド27aの先端には、前記中間軸26が左右動可能に軸支されている。
Furthermore, a hydraulic cylinder 27 is disposed on the left and right sides of the
このような構成において、前記歯車装置1と同様にして求める歯車伝達誤差Δθeが減少するように、前記コントローラ16から電磁弁29に、信号線30を介して開閉信号が送信され、該開閉信号に基づいて、図示せぬ油圧ポンプからの圧油が、油路28を介して油圧シリンダ27に給排される。
In such a configuration, an opening / closing signal is transmitted from the
すると、該油圧シリンダ27のピストンロッド27aが伸縮して、中間軸26の左右位置が変更され、中間軸26・入力軸5間の軸間距離、中間軸26・出力軸6間の軸間距離の双方が増減される。これにより、入力歯車3・中間歯車25間および、中間歯車25・出力歯車4間における各歯面間の接触位置が同時に変更され、入力歯車3と出力歯車4の間の回転方向の位相を変更することができる。なお、中間軸26・入力軸5間の軸間距離、中間軸26・出力軸6間の軸間距離の一方だけを増減するようにしてもよく、この場合は、中間軸26の位置制御内容の簡素化を図ることができる。
Then, the
すなわち、前記補正機構23Aは、前記歯車対24Aを成す両伝達歯車である入力歯車3・出力歯車4に噛合されて動力を伝達可能な中間歯車25と、該中間歯車25の位置を変更可能なアクチュエータである油圧シリンダ27と、該油圧シリンダ27を制御し、前記入力歯車3・出力歯車4の少なくとも一方の歯車軸である入力軸5・出力軸6と、中間歯車25の歯車軸である中間軸26との間の軸間距離を変更するコントローラ16とを備えるので、前記入力歯車3・出力歯車4間に中間歯車25を介設し、入力歯車3・出力歯車4と中間歯車25における入力軸5・出力軸6と中間軸26との間の軸間距離を増減させるだけで、歯車伝達誤差Δθeを調整して装置伝達誤差を低減させることができ、補正機構23Aを小型化して歯車装置1Aのコンパクト化を図ることができる。更に、本実施例のように、入力軸5・出力軸6と中間軸26との間の軸間距離を、入力歯車3・中間歯車25間と、中間歯車25・出力歯車4とについて、同時に変更することもでき、単一の軸間距離を変更する場合に比べ、より複雑な調整が可能となり、装置伝達誤差の一層の低減を図ることができる。
That is, the
また、図3に示す歯車装置1Bは、前述した歯車装置1・1Aとは異なり、入力軸5・出力軸6間の動力伝達経路内に差動装置31を形成し、該差動装置31を利用して、歯車対の出力側の歯車に対し、その位相を変更するための回転(以下、「補正回転」とする)を入力可能としたものである。
3 is different from the
該歯車装置1Bにおいては、装置ケース2内の前後に、前後方向に延びる入力軸5と出力軸6が、同一軸心上で回動可能に対向配置され、このうちの入力軸5の前端は装置ケース2の前壁を貫通して前方に突出される一方、出力軸6の後端は装置ケース2の後壁を貫通して後方に突出される。前記入力軸5・出力軸6にも、それぞれ、前記入力側ロータリエンコーダ9・出力側ロータリエンコーダ10が配置されている。
In the
そして、該歯車装置1Bの補正機構23Bにおいては、前記入力軸5の軸内端部に入力デフサイドギア32が固設される一方、前記出力軸6の軸内端部にピニオン軸33の途中部が直交するように固設され、該ピニオン軸33の両端にピニオンギア34・34が回動自在に支持され、該ピニオンギア34・34の外周前部が前記入力デフサイドギア32に噛合して、一組の歯車対24Bが形成されている。これにより、入力軸5の回転動力が、入力デフサイドギア32からピニオンギア34・34を介してピニオン軸33に伝達され、出力軸6から出力される。
In the
更に、該ピニオンギア34・34の外周後部には、補正デフサイドギア35の前部に形成されたベベルギア部35aが噛合されており、該補正デフサイドギア35と前記歯車対24Bとから、前記差動装置31が構成されている。
Further, a
前記補正デフサイドギア35は、前記出力軸6のまわりに相対回転可能に外嵌されると共に、該補正デフサイドギア35の後部には、ウォームホイール部35bが形成され、該ウォームホイール部35bの外周下部には、前記装置ケース2内に左右方向に横設されるウォーム36が噛合されている。そして、該ウォーム36の軸心には、電動モータ37のモータ軸37aが連結されて、回動装置39が構成されている。
The correction
該電動モータ37は、信号線38を介してコントローラ16に接続されると共に、該コントローラ16には、前述と同様に、前記入力側ロータリエンコーダ9・出力側ロータリエンコーダ10が、それぞれ信号線17・18を介して接続されている。
The
このような構成において、前記歯車装置1・1Aと同様にして求める歯車伝達誤差Δθeが減少するように、前記コントローラ16から電動モータ37に、信号線38を介してモータ駆動信号が送信され、該モータ駆動信号に基づいてウォーム36が回動される。すると、前記補正デフサイドギア35が所定の回転角度や回転速度で回動され、該補正デフサイドギア35から前記ピニオンギア34・34に入力される補正回転の位相を変更し、該ピニオンギア34・34の位相を適切に調整することができる。
In such a configuration, a motor drive signal is transmitted from the
すなわち、前記補正機構23Bにおいては、前記歯車対24Bの両歯車軸である入力軸5・出力軸6は同一軸心上に対向配置され、該入力軸5・出力軸6の一方の入力軸5の軸内端部に固設される入力デフサイドギア32と、該入力軸5・出力軸6の他方の出力軸6の軸内端部に途中部が直交して固設されるピニオン軸33の両端に回動自在に支持され、一側である外周前部を前記入力デフサイドギア32に噛合するピニオンギア34・34とから歯車対24Bを形成し、該歯車対24Bと、前記ピニオンギア34・34の他側である外周後部が噛合する補正デフサイドギア35とから差動装置31を構成すると共に、該補正デフサイドギア35の回転角度や回転速度を変更可能な回動装置39と、該回動装置39を制御し、前記補正デフサイドギア35からピニオンギア34・34に入力される補正回転の位相を変更するコントローラ16とを備えるので、差動装置31を利用して、歯車対24Bの出力側であるピニオンギア34・34に補正回転を入力し、該ピニオンギア34・34の位相を調整するだけで、歯車伝達誤差Δθeを調整して装置伝達誤差を低減させることができ、補正機構23Bを小型化して歯車装置1Bのコンパクト化を図ることができる。
That is, in the
また、図4に示す歯車装置1Cは、入力軸5・出力軸6間の動力伝達経路内に遊星歯車装置40を形成し、該遊星歯車装置40を利用して、歯車対の入力側と出力側の間の回転方向の位相を変更するための補正回転を入力可能としたものである。
Further, the
該歯車装置1Cにおいては、装置ケース2内の上下に、前後方向に延びる入力軸5と出力軸6が回動可能に支持され、このうちの入力軸5の前端は装置ケース2の前壁を貫通して前方に突出される一方、出力軸6の後端は装置ケース2の後壁を貫通して後方に突出される。前記入力軸5・出力軸6にも、それぞれ、前記入力側ロータリエンコーダ9・出力側ロータリエンコーダ10が配置されている。
In the
そして、該歯車装置1Cの補正機構23Cにおいては、前記出力軸6の軸内端部の途中部にキャリア41が固設され、該キャリア41の外周部には、複数のプラネタリギア42・42・・・が、前記出力軸6を中心にして放射状に均等配置されて回転自在に枢支され、該プラネタリギア42・42・・・の外周に、インターナルギア43aが噛合して、一組の歯車対24Cが形成されている。
In the
一方、プラネタリギア42・42・・・の内周には、同軸上に配置されたサンギア44が噛合されており、該サンギア44と前記歯車対24Cとから、前記遊星歯車装置40が構成される。更に、該サンギア44の前部には、電動モータ45のモータ軸45aが連結されており、遊星歯車装置40の軸心上の空間に回動装置46が配置されている。
On the other hand, a
該電動モータ45は、信号線47を介してコントローラ16に接続されると共に、該コントローラ16には、前述と同様に、前記入力側ロータリエンコーダ9・出力側ロータリエンコーダ10が、それぞれ信号線17・18を介して接続されている。
The
前記インターナルギア43aは、前記出力軸6のまわりに相対回転可能に外嵌されるリングギア43の内周に一体的に構成されると共に、該リングギア43は、前記入力軸5の軸内端部に固設される歯車48と噛合される。
The
これにより、入力軸5の回転動力は、歯車48からリングギア43を介して遊星歯車装置40に入力され、歯車対24Cによって変速された後、出力軸6から出力される。
As a result, the rotational power of the
このような構成において、前記歯車装置1・1A・1Bと同様にして求める歯車伝達誤差Δθeが減少するように、前記コントローラ16から電動モータ45に、信号線47を介してモータ駆動信号が送信され、該モータ駆動信号に基づいて、前記サンギア44が所定の回転角度や回転速度で回動される。これにより、該サンギア44から前記プラネタリギア42・42・・・に入力される補正回転の位相を変更し、該プラネタリギア42・42・・・の位相を適切に調整することができる。
In such a configuration, a motor drive signal is transmitted from the
すなわち、前記補正機構23Cは、回動可能なキャリア41の外周部に回転自在に枢支される複数のプラネタリギア42・42・・・と、該複数のプラネタリギア42・42・・・に噛合して外周を回転するインターナルギア43aと、該複数のプラネタリギア42・42・・・に噛合して内周を回転するサンギア44とから成る遊星歯車装置40を備え、前記プラネタリギア42・42・・・、インターナルギア43a、サンギア44のうちの一つ、本実施例ではサンギア44を固定して補正歯車にし、残りの二つ、本実施例ではプラネタリギア42・42・・・、インターナルギア43aを回動可能として前記歯車対24Cにすると共に、前記サンギア44の回転角度や回転速度を変更可能な回動装置46と、該回動装置46を制御し、前記サンギア44から歯車対24Cのプラネタリギア42・42・・・に入力される補正回転の位相を変更するコントローラ16とを備えるので、遊星歯車装置40を利用して、歯車対24Cの出力側である、プラネタリギア42・42・・・、インターナルギア43a、サンギア44のうちの一つ、本実施例ではプラネタリギア42・42・・・に補正回転を入力して位相を変更するだけで、歯車伝達誤差Δθeを調整して装置伝達誤差を低減させることができ、しかも、補正歯車はプラネタリギア42・42・・・、インターナルギア43a、サンギア44のうちの一つ、本実施例ではサンギア44を兼用するので、補正歯車を別途に設ける必要がなく、補正機構23Cを小型化して歯車装置1Cのコンパクト化を図ることができる。
That is, the
更に、前記補正歯車は、サンギア44とし、前記歯車対24Cの入力側をインターナルギア43a、出力側をプラネタリギア42・42・・・とするので、遊星歯車装置40の軸心上の空間を利用して、補正回転用の回動装置46を配置することができ、歯車装置1Cの一層のコンパクト化を図ることができる。
Further, the correction gear is a
また、図5に示す歯車装置1Dは、前記歯車装置1Cと同様に、入力軸5・出力軸6間の動力伝達経路内に遊星歯車装置49を形成し、該遊星歯車装置49を利用して、歯車対の出力側の歯車に対し、その位相を変更するための補正回転を入力可能としたものであるが、その際の補正歯車は、前記歯車装置1Cの場合のようなサンギアではなくインターナルギア53aとしている。
Further, the
該歯車装置1Dにおいては、装置ケース2内の前後に、前後方向に延びる入力軸5と出力軸6が、同一軸心上で回動可能に対向配置され、このうちの入力軸5の前端は装置ケース2の前壁を貫通して前方に突出される一方、出力軸6の後端は装置ケース2の後壁を貫通して後方に突出される。そして、前記入力軸5・出力軸6にも、それぞれ、前記入力側ロータリエンコーダ9・出力側ロータリエンコーダ10が配置されている。
In the
そして、該歯車装置1Dの補正機構23Dにおいては、前記出力軸6の軸内端部にキャリア51が固設され、該キャリア51の外周部には、複数のプラネタリギア52・52・・・が、前記出力軸6を中心にして放射状に均等配置されて回転自在に枢支され、該プラネタリギア52・52・・・の内周に、同軸上に配置されたサンギア44が噛合して、一組の歯車対24Dが形成されている。
In the
一方、プラネタリギア42・42・・・の外周には、インターナルギア53aが噛合されており、該インターナルギア53aと前記歯車対24Dとから、前記遊星歯車装置49が構成される。
On the other hand, an
ここで、前記入力軸5と出力軸6のまわりに相対回転可能に外嵌されると共に前後部を絞るようにして筒状の回動ケース53が形成され、該回動ケース53の内周に、前記インターナルギア53aが一体的に構成されている。そして、該回動ケース53の外周面からは、補正レバー50が立設される。
Here, a cylindrical
該補正レバー50の外端に設けた球状の操作部50aの左右には、一対の油圧シリンダ55・56が配置され、該油圧シリンダ55・56のピストンロッド55a・56aの両先端部によって、前記操作部50aが左右から挟持されており、遊星歯車装置49の外周空間に回動装置61が配置される。
A pair of
そして、該油圧シリンダ55・56内の油室は、それぞれ油路59・60を介して電磁弁57に連通され、該電磁弁57は、信号線58を介してコントローラ16に接続されると共に、該コントローラ16には、前述と同様に、前記入力側ロータリエンコーダ9・出力側ロータリエンコーダ10が、それぞれ信号線17・18を介して接続されている。
The oil chambers in the
これにより、入力軸5の回転動力は、サンギア54を介して遊星歯車装置49に入力され、歯車対24Dによって変速された後、出力軸6から出力される。
As a result, the rotational power of the
このような構成において、前記歯車装置1・1A・1B・1Cと同様にして求める歯車伝達誤差Δθeが減少するように、前記コントローラ16から電磁弁57に、信号線58を介して開閉信号が送信され、該開閉信号に基づいて、図示せぬ油圧ポンプからの圧油が、油路59・60を介して油圧シリンダ55・56に給排される。
In such a configuration, an open / close signal is transmitted from the
すると、該油圧シリンダ55・56のピストンロッド55a・56aが伸縮して補正レバー50が左右動され、前記回動ケース53が入力軸5・出力軸6のまわりを回動される。これにより、該回動ケース53のインターナルギア53aから前記プラネタリギア52・52・・・に入力される補正回転の位相を変更し、該プラネタリギア52・52・・・の位相を適切に調整することができる。
Then, the
すなわち、前記補正歯車は、インターナルギア53aとし、前記歯車対24Dの入力側をサンギア54、出力側をプラネタリギア52・52・・・とするので、遊星歯車装置49の外周空間を利用して、補正回転用の回動装置61を配置することができ、該回動装置61への外部からのアクセスが容易となって、メンテナンス性の向上を図ることができる。
That is, the correction gear is the
本発明は、入力軸、出力軸、及び該両軸間の動力伝達経路を有し、該動力伝達経路内に少なくとも一組の歯車対を設けた、全ての歯車装置に適用することができる。 The present invention can be applied to all gear devices that have an input shaft, an output shaft, and a power transmission path between the two shafts, and at least one pair of gear pairs is provided in the power transmission path.
1 歯車装置
3 入力歯車(歯車対における入力側、伝達歯車)
4 出力歯車(歯車対における出力側、伝達歯車)
5 入力軸
6 出力軸
7・8 ハウジング(支持部)
9 入力側ロータリエンコーダ(入力角位置センサ)
10 出力側ロータリエンコーダ(出力角位置センサ)
11・12・27 油圧シリンダ(アクチュエータ)
16 コントローラ
23・23A・23B・23C 補正機構
24・24A・24B・24C・24D 歯車対
25 中間歯車
26 中間軸
31 差動装置
32 入力デフサイドギア
33 ピニオン軸
34 ピニオンギア
35 補正デフサイドギア
39・46 回動装置
40 遊星歯車装置
41 キャリア
42・52 プラネタリギア
43a・53a インターナルギア
44・54 サンギア
θin(r) 入力軸の実回転角度(入力軸の回転角度)
θout(r) 出力軸の実回転角度(出力軸の回転角度)
1
4 Output gear (output side of gear pair, transmission gear)
5 Input shaft 6
9 Input side rotary encoder (input angular position sensor)
10 Output side rotary encoder (output angular position sensor)
11, 12, 27 Hydraulic cylinder (actuator)
16
θout (r) Actual rotation angle of output shaft (rotation angle of output shaft)
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