JP2001317618A - バックラッシュ除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動歯車と被動歯車およびこれらの中立歯車
どおしをそれぞれ噛み合わせてなる２列の歯車列を回転
伝達可能に一体構成した歯車変速装置において、バック
ラッシュを除去する装置を提供する。 【解決手段】 出力軸の外径と被動歯車もしくは出力軸
側中立歯車のどちらかの内径とを一方向クラッチにて嵌
合固定し、２列の歯車列の歯当たりをそれぞれ正逆回転
方向になるようにしてバックラッシュを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーボモータ等の
回転力を伝達する減速機等の歯車変速装置におけるバッ
クラッシュ除去装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように歯車の噛み合いにはバック
ラッシュが必ず設けられており、これにより円滑に回転
するのであるが、その反面このバックラッシュが振動や
騒音等の原因となっており、特に近年の産業界における
高精度化に対して悪影響となっている。そこでバックラ
ッシュを除去するため、本発明の２列の歯車列と同じよ
うな構成であり、２枚のヘリカル歯車を組み合わせて正
逆の歯当たりにした歯車伝動機構の発明が特開平６−４
２５９４に開示されている。また本発明の２列の歯車列
と同じような構成であり、あらかじめ軸にねじり力を与
えること、つまり歯車どおしの与圧でバックラッシュを
ゼロにする発明が特開平８−７４９７２に開示されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記した従来
のバックラッシュの除去方法には次の欠点がある。まず
特開平６−４２５９４では、ヘリカル歯車どおしの離れ
勝手を良くするために微量の軸移動を許容する軸受を使
用しなければならず、また正逆運転時の回転遅れを発生
させないためには同時に動力伝達経路の切り換えを行う
必要があり手間がかかる。そして特開平８−７４９７２
においては、軸のねじり与圧を発生させて組み立てを行
うことは実際に手間がかかり、しかも与圧を発生させつ
つ同時に歯車内の締結部材のねじを締め付けるため、熟
練が必要である。さらに上記のいずれの発明にも、歯面
の摩耗により増大したバックラッシュ除去についての解
決案が示されていない。本発明は、これらの欠点を除く
ためになされたものであり、特殊な歯車を用いることな
く市販の平歯車でも簡単に与圧を必要とせず、さらに歯
面が摩耗しても自動的にバックラッシュを除去できるよ
うにしたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の諸問題を解決する
手段として、本発明は駆動歯車と中立歯車を固定した入
力軸と、被動歯車と中立歯車を固定した出力軸とを平行
に配置し、前記駆動歯車ならびに被動歯車とを噛み合わ
せ、なおかつ前記入力軸ならびに出力軸にそれぞれ固定
された前記中立歯車どおしを噛み合うようにして、２列
の歯車列を回転伝達可能に一体構成するとともに、前記
出力軸の外径と前記被動歯車もしくは前記出力軸側中立
歯車のどちらかの内径とを一方向クラッチにて嵌合固定
し、２列の歯車列の歯当たりをそれぞれ正逆回転方向に
なるようにしたことを特徴とするものである。

【０００５】このように構成したことで、駆動歯車と被
動歯車どおし、ならびに入力軸および出力軸固定の中立
歯車どおしの回転方向は同じである。ならば駆動歯車か
ら被動歯車に直接動力伝達するので、回転方向が同じ中
間歯車どおしは伝達能力がなくてもかまわないことにな
る。しかしながら駆動歯車と被動歯車の噛み合いでのバ
ックラッシュは当然これらが動力伝達する回転方向と逆
方向に回転したときに発生するため、この回転方向にお
いては中間歯車どおしが動力伝達するように、すなわち
お互いの動力伝達回転方向を一方向クラッチにて逆にな
るように調整することで、正逆回転どちらで使用しても
常にバックラッシュのない噛み合いが得られるようにな
る。なお一方向クラッチは４個の歯車のいずれか１個だ
けに設ければ効果を発揮するので、歯車の形状や大き
さ、または動力伝達の大きさ等によりどの歯車に設ける
かを選択することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明による実施の形態を図面に
より説明する。図１および図２は本発明の一例であっ
て、図２は図１の斜視図であり、産業機械等の歯車変速
機構として構成した場合を示している。なお本実施例を
理解しやすいように、図１では被動歯車を断面に、図２
では軸受を省いた概略図とする。

【０００７】図においてモータ等の駆動装置７の軸は、
カップリング８等の軸結合手段にて入力軸１と結合して
いる。入力軸１には駆動歯車３と中立歯車４が適当な間
隔をおいてキーや摩擦で固定するブッシュ等と止めねじ
１０にて固定されており、これらの歯車の両脇には軸受
が配置されている。また入力軸１に平行に配置された出
力軸２には、被動歯車６と中立歯車５がキーや摩擦で固
定するブッシュ等と止めねじ１０にて駆動歯車３と中立
歯車４と同じ間隔で固定されており、同じくこれらの歯
車の両脇には軸受が配置されている。さらに駆動歯車３
には被動歯車６が、入力軸１側の中立歯車４と出力軸２
側の中立歯車５とが、それぞれ最適な軸間距離にて噛み
合っている。なお図では駆動歯車３と中立歯車４、なら
びに被動歯車６と中立歯車５は同ピッチ、同歯数である
が、軸間距離が適切ならば違うピッチや歯数の噛み合わ
せでもかまわない。そして出力軸２から出力伝達される
動力は、駆動装置７側もしくは逆側でも良いが産業機械
等の軸に結合されている。

【０００８】出力軸２の外径と被動歯車６もしくは出力
軸２側の中立歯車５のどちらかの内径とを一方向クラッ
チ９にて嵌合固定し、駆動歯車３と被動歯車６との歯当
たりと、さらには入力軸１側の中立歯車４と出力軸２側
の中立歯車５との２列の歯車列の歯当たりを、それぞれ
が正逆回転方向になるように構成する。ここで一方向ク
ラッチ９は、ある回転方向には回転するが、その逆回転
方向の力がかかっても回転しないため、自転車のペダル
のように前に回転させると噛んで進むが、後ろに回転さ
せても滑ってしまう機能があり、本発明ではこの機能を
歯車に内蔵することで回転方向を制限している。つまり
一方向クラッチ９を内蔵した歯車列と、他方の内蔵して
いない歯車列との歯当たりを回転方向が逆になるように
構成している。

【０００９】このように構成させると、駆動歯車３が駆
動装置７側から見て時計方向に回転するとき、中立歯車
４は同じ方向に、この中立歯車４と噛み合う中立歯車５
は反時計方向に回転して動力が伝達される。このとき被
動歯車６は歯当たりが逆のため実質的には動力伝達をし
ていないが、バックラッシュはない。また駆動歯車３が
反時計方向に回転するときは、駆動歯車３と被動歯車６
とで動力伝達が行われ、中立歯車５は実質的には動力伝
達をしていないが、やはりバックラッシュは発生しな
い。つまり駆動装置７が一方向回転でも、正逆回転を繰
り返した場合でもバックラッシュは除去されていること
になる。

【００１０】本発明を使用するときの最初の組み立てで
は、歯車どおしの噛み合い方向や歯当たりについて特に
気にすることはない。なぜならば歯車を軸に固定し噛み
合わせた後で軸に正逆の初期回転を数回与えれば、一方
向クラッチ９が噛み込んで２列の歯車列の歯当たりが即
時に逆方向になってしまうからである。このことから従
来技術のように初期に軸や歯車に直接ねじり力を与える
こともなく、また常に与圧が作用していることで応力が
かかることもなく、無理のない歯当たり力にてバックラ
ッシュの除去を維持することができる。

【００１１】また長期間使用して歯が摩耗した場合で
も、正逆回転を数回与えるだけで一方向クラッチ９が噛
み込んで同様に互いの歯車列の歯当たりがすぐに逆にな
る。なお駆動装置７がサーボモータ等の様に正逆回転を
頻繁に行う場合には、起動時に正逆回転が数回与えられ
るし、当然使用中も正逆回転を行っているので、常に自
動的にバックラッシュが除去された状態で使用できるこ
とになり、さらには歯が摩耗しても前記と同様にバック
ラッシュが除去されるので、歯車自体の寿命が来るまで
分解せずに継続的な使用も可能である。

【００１２】また汎用モータ等のように一方向に回転さ
せて使用する場合でも、前回停止時に電源を切ってフリ
ーにした状態で正逆回転を数回与えておけば、次の使用
開始時にはバックラッシュがない状態ですぐに稼動でき
ることになる。この方法はサーボモータ等の様に正逆回
転を頻繁に行う場合にも、起動時にすでにバックラッシ
ュ除去がなされているので、起動時に歯が当たって生じ
る騒音等も発生せず、摩耗も最小限に押さえられる。た
だし一方向クラッチ９自体にカム式のようなバックラッ
シュがないものを選択することが肝要であり、そのこと
で本発明の性能がさらに発揮されることとなる。

【００１３】本発明の図では、一方向クラッチ９は被動
歯車６に内蔵されているが、同じ出力軸２の中立歯車５
に内蔵しても効果は同じである。また一方向クラッチ９
を入力軸１側の駆動歯車３や中立歯車４に内蔵してもそ
の効果は変わらない。いずれにせよ一方向クラッチ９に
より、歯当たりが２列の歯車列に確実に生じていれば良
いのであるから、４個の歯車のうちどれか１個に一方向
クラッチ９を内蔵するだけで本発明の効果が得られるの
で、設計が楽であり組み立てや分解も容易になることか
ら、破損時の歯車交換も簡単である。

【００１４】本発明では最低４個の歯車が必要である
が、適切な軸間距離ならば２列の歯車列の歯数やピッチ
の組み合わせは自在であり、そのため歯車を交換するこ
とで希望する正逆異なる変速比を得ることもできる。ま
た駆動歯車３と中立歯車４、もしくは被動歯車６と中立
歯車５は適当な間隔をおいて配置されても良いが、２連
の一体型歯車になっていても良く、バックラッシュ除去
の効果は変わらない。ただしこの場合、２連の一体型歯
車にして良いのは２列の歯車列のどちらか片方だけであ
り、一方向クラッチ９は２連の一体型歯車以外の歯車に
内蔵とする。

【００１５】さらに軸を増やして並列に歯車を噛み合
わ、適所に一方向クラッチ９を内蔵させることで、複数
列の歯車列を構成することも可能であるから、この機構
を変速機もしくは減速機として構成すればそれなりの機
能を有した機械要素とすることができる。また２列の歯
車列が平行軸ではなく直行軸に配置され、同時にかさ歯
車を使用した応用例でもバックラッシュ除去の効果は変
わらずに使用できる。

【００１６】

【発明の効果】このように本発明を使用することによっ
て、以上の説明のように一方向クラッチにより互いの歯
車列の歯当たりを逆にすることで、初期のねじり与圧が
不要であり簡単に組み立てや分解が可能である。さらに
駆動装置の回転方向に関係なく起動時前に正逆回転を数
回与えるだけで即時に歯当たりが生じて簡単にバックラ
ッシュ除去ができるので、起動時に歯が当たって生じる
騒音等も発生しないばかりか、歯が摩耗してきても自動
的にバックラッシュ除去が行われるので歯車の寿命が著
しく伸びる。また歯車が４個の場合にそのうちどれか１
個に一方向クラッチを内蔵するというように、最小限の
数だけ内蔵すれば本発明の効果が得られるので設計が非
常に楽であり、歯車機構による位置決め等の制御を高精
度にさせることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示した平面図である。

【図２】図１の斜視図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 出力軸 ３ 駆動歯車 ４ 中立歯車 ５ 中立歯車 ６ 被動歯車 ７ 駆動装置 ８ カップリング ９ 一方向クラッチ １０ 止めねじ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動歯車と中立歯車を固定した入力軸
   と、被動歯車と中立歯車を固定した出力軸とを平行に配
   置し、前記駆動歯車ならびに被動歯車とを噛み合わせ、
   なおかつ前記入力軸ならびに出力軸にそれぞれ固定され
   た前記中立歯車どおしを噛み合うようにして、２列の歯
   車列を回転伝達可能に一体構成するとともに、前記出力
   軸の外径と前記被動歯車もしくは前記出力軸側中立歯車
   のどちらかの内径とを一方向クラッチにて嵌合固定し、
   ２列の歯車列の歯当たりをそれぞれ正逆回転方向になる
   ようにしたことを特徴とするバックラッシュ除去装置。