JP2004084697A - バックラッシュ除去機構 - Google Patents

Abstract

【課題】バックラッシュを除去するための構造を簡略化して、製造コストを低減することができるバックラッシュ除去機構を提供すること。
【解決手段】コイルバネ１７ｃは、第３固定歯車１７ａと第３回転歯車１７ｂとを、出力軸３と略平行に貫通する貫通孔１７ｄに設置されるので、コイルバネ１７ｃを設置するための空間を形成する場合には、第３固定歯車１７ａと第３回転歯車１７ｂとを重ね合わせ、その重ね合わせた第３固定歯車１７ａと第３回転歯車１７ｂとを貫通する貫通孔１７ｄを同時に形成すれば良い。従って、各歯車ごとにコイルバネ１７ｃを設置するための空間を形成する必要はなく、製造工程を削減でき、低コストでバックラッシュ除去機構を構成することができる。
【選択図】　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バックラッシュを除去するための構造を簡略化して、製造コストを低減することができるバックラッシュ除去機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、歯車伝達機構において生じるバックラッシュを除去するためのバックラッシュ除去機構が知られている。ここで、図８を参照して、駆動歯車１００と、その駆動歯車１００と噛合う被駆動歯車１０１とのバックラッシュ除去機構について説明する。図８（ａ）は駆動歯車と噛合する被駆動歯車の側面図であり、図８（ｂ）は、被駆動歯車の断面図である。尚、図８（ａ）においては、構造を理解し易いように、被駆動歯車１０１の内部構成も図示している。
【０００３】
図８に示すように、被駆動歯車１０１は、回転軸１０２の方向に、回転軸１０２に固定された固定歯車１０４と、回転軸１０２に回転可能に挿嵌された回転歯車１０５とに分割して構成されている。固定歯車１０４の回転歯車１０５と重なる面には、コイルバネ１０６と収納するための凹部１０７が凹設されている。同様に、回転歯車１０５には、凹部１０８が凹設されている。この凹部１０７，１０８は、回転軸１０２と略直交する方向に延び（図８（ａ）参照）、それと平行にコイルバネ１０６が設置されている。また、固定歯車１０４と回転歯車１０５とは、無負荷状態で、所定の位相差を有するように連結されている。
【０００４】
上述のように構成された被駆動歯車１０１が駆動歯車１００と噛合すると、回転歯車１０５の歯１０８が、駆動歯車１０１の歯１０９によって位相差を少なくする方に押圧するが、回転歯車１０５の歯１０８は、コイルバネ１０６によって付勢されているので、駆動歯車１００の歯１０９を円周方向に押圧する。よって、駆動歯車１００の歯１０９は、隣接する固定歯車１０４の歯１１０と回転歯車１０５の歯１０８とに挟まれ、バックラッシュを除去することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述したバックラッシュ除去機構においては、コイルバネ１０６を収納するための空間は、固定歯車１０４に凹設された凹部１０７と、回転歯車１０５に凹部１０８とを重ね合わせて形成されるものである。よって、コイルバネ１０６を収納するための空間を形成するには、各歯車毎の所定の位置に凹部１０７，１０８を形成しなければならない。また、コイルバネ１０６を固定するために、フック状に形成したコイルバネの両端を係止する小孔を歯車に穿設し、その小孔にコイルバネの両端を係止する必要があった。従って、コイルバネ１０６を収納するための空間を形成するには、複数の製造工程を経る必要があり、バックラッシュ除去機構を製造する場合のコストが増加するという問題点があった。
【０００６】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、バックラッシュを除去するための構造を簡略化して、製造コストを低減することができるバックラッシュ除去機構を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するために、請求項１記載のバックラッシュ除去機構は、回転軸に固定される固定歯車と、前記回転軸に遊嵌される回転歯車とに分割して構成され、且つ、前記固定歯車と回転歯車とが、予め所定の位相差を有するように構成される被駆動歯車と、その被駆動歯車に噛合する駆動歯車と、前記被駆動歯車に前記駆動歯車が噛合した場合に、前記駆動歯車によって前記固定歯車と回転歯車との前記位相差を変化させる方向に働く噛合力に反発して、前記位相差を回復させる方向に前記固定歯車又は回転歯車を付勢する弾性体と、その弾性体を設置するために、前記固定歯車と前記回転歯車とを、前記回転軸と略平行に貫通する貫通孔とを備えている。
【０００８】
この請求項１記載のバックラッシュ除去機構によれば、駆動歯車と噛合する被駆動歯車は、回転軸に固定される固定歯車と、前記回転軸に遊嵌される回転歯車とに分割して構成され、且つ、前記固定歯車と回転歯車とが、予め所定の位相差を有するように構成されている。また、固定歯車と回転歯車とを、回転軸と略平行に貫通する貫通孔には、弾性体が設置されている。被駆動歯車が駆動歯車と噛合すると、この弾性体は、駆動歯車によって前記固定歯車と回転歯車との位相差を変化させる方向に働く噛合力に反発して、位相差を回復させる方向に固定歯車又は回転歯車を付勢する。
【０００９】
請求項２記載のバックラッシュ除去機構は、請求項１記載のバックラッシュ除去機構において、前記被駆動歯車には、複数個の貫通孔が等配状に穿設されている。
【００１０】
請求項２記載のバックラッシュ除去機構によれば、請求項１記載のバックラッシュ除去機構と同様に作用する上、被駆動歯車に穿設された複数個の貫通孔は、等配状に配置される。
【００１１】
請求項３記載のバックラッシュ除去機構は、請求項１又は２記載のバックラッシュ除去機構において、前記弾性体の一端を固定するために、前記貫通孔の端部には、前記貫通孔の内周面から内側に向かって突出する突起が突設されている。
【００１２】
請求項３記載のバックラッシュ除去機構によれば、請求項１から３のいずれかに記載のバックラッシュ除去機構と同様に作用する上、弾性体の一端は、突起によって固定され、貫通孔の内部に設置される。
【００１３】
請求項４記載のバックラッシュ除去機構は、請求項１から３のいずれかに記載のバックラッシュ除去機構において、前記突起は、前記貫通孔の端部をプレス加工して形成される。
【００１４】
請求項５記載のバックラッシュ除去機構は、請求項１から４のいずれかに記載のバックラッシュ除去機構において、前記弾性体は、コイルバネによって構成されている。
【００１５】
請求項６記載のバックラッシュ除去機構は、請求項１から５のいずれかに記載のバックラッシュ除去機構において、モータと、外周にねじ状の歯形が設けられ前記モータに連結されるウォームと、そのウォームを介して入力される前記モータの回転力を出力する出力軸と、前記ウォームの回転軸に段違いに交差すると共に前記出力軸に略平行な回転軸を有し、前記ウォームに噛合可能な歯形が外周に設けられた第１歯車と、その第１歯車に略平行な回転軸を有すると共に外周に歯形が設けられて前記第１歯車の回転力を所定の速比で出力軸に伝達する少なくとも１組以上の中間歯車と、その中間歯車と前記第１歯車とを支持する支持部材を前記出力軸と共に備えて構成される歯車ユニットと、その歯車ユニットを挿通可能な開口とその開口に連続して前記歯車ユニット及び前記ウォームを収容する収容空間とが形成された収容部材とを備えており、前記中間歯車を構成する少なくとも一方の歯車は、前記被駆動歯車で構成されている。
【００１６】
請求項６記載のバックラッシュ除去機構によれば、請求項１から５のいずれかに記載のバックラッシュ除去機構と同様に作用する上、モータの回転力は、モータに連結されたウォームを介して、そのウォームに噛合可能な歯形が外周に設けられた第１歯車に伝達され、更に、中間歯車によって所定の速比に変換された後に出力軸から出力される。ここで、歯車ユニットは、中間歯車と第１歯車と出力軸とが支持部材に支持されてユニット化される。このユニット化された歯車ユニットは、収容部材の開口に挿通されて収容空間に配置される。また、中間歯車を構成する少なくとも一方の歯車は、被駆動歯車で構成されているので、所定の変速比に変換される過程で生じるバックラッシュを除去することができる。
【００１７】
請求項７記載のバックラッシュ除去機構は、請求項１から６のいずれかに記載のバックラッシュ除去機構において、前記回転歯車の軸方向の幅は、前記固定歯車の軸方向の幅以下の厚さに構成されている。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明のバックラッシュ除去機構を搭載した小型ウォーム併用ギヤードモータ（以下、ギヤードモータと略す）１の外観を示した正面図である。なお、図１においては、理解の容易のために、ウォーム１０に噛合されるハスバ歯車１１、並びに、複数の平歯車で形成される小歯車（駆動歯車）１２，１４，１６及び大歯車（被駆動歯車）１３，１５，１７は、ピッチ円を２点鎖線で示している。また、図中のＡ〜Ｄで示す各点は、歯車１１〜１７の回転軸線を示す仮想線を軸視したものである。
【００１９】
ギヤードモータ１は、モータ２から供給される回転トルクを増幅して出力軸３から出力する装置である。このギヤードモータ１は、ケース４を備えており、そのケース４の側面には、出力軸３を回転させる回転トルクを供給するモータ２が間座５を介してねじ止めで固定されている。なお、モータ２に突設されたモータ軸２ａには、後述するウォーム１０が設けられている。
【００２０】
ケース４には、正面視円形の開口４ａが穿設されており、その開口４ａの奥側に凹状の収容空間４ｂ（図２参照）が開口４ａに連続して形成されている。収容空間４ｂには、複数の歯車１１〜１７や出力軸３などを備えて構成された歯車ユニット６（図２参照）が配設されており、開口４ａの口元側（図１の紙面垂直方向手前側）に出力軸３を挿通する穴を有して開口４ａと略同一の外形に形成された蓋７が開口４ａに圧入されている。
【００２１】
ケース４の開口４ａの周りには、ギヤードモータ１を相手部品に取り付けるための３つのボルト孔４ｃが設けられている。このボルト孔４ｃは、出力軸３と同方向に延びており、出力軸３に対して垂直に形成された取付面が相手部品の取付面に対向して配置され、相手部品に螺設されたボルト穴に３つのボルトで取り付けられる。このボルト孔４ｃに対する出力軸３の相対位置は、製品の開発段階において減速比が変更された場合にも同一位置となることが好ましく、ギヤードモータ１においては、歯車ユニット６に設けられる複数の歯車１１〜１７の速比を変更することにより、ボルト孔４ｃに対する出力軸３の相対位置を一定位置に固定することができる。
【００２２】
次に、図２及び図３を参照して、歯車ユニット６について説明する。図２は、図１のＩＩ−ＡＢＣＤ−ＩＩ線で切断したギヤードモータ１を展開して示した断面図である。また、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるギヤードモータ１の断面図である。なお、図３においては、図面の理解を容易にするために、断面より奥側に配置されるモータ２、ウォーム１０及びハスバ歯車１１等を省略して示している。
【００２３】
歯車ユニット６は、図２に示すように、ケース４の収容空間４ｂ内に対向して配設された一対のプレート１８，１９と、その一対のプレート１８，１９を所定距離離間した位置に連結支持する円筒状の支柱２５（図３参照）とを備えている。一対のプレート１８，１９は、正面視においてはケース４の開口４ａに対して外周に一定隙間が設けられるように略円盤状に形成されている。かかる一対のプレート１８，１９には、出力軸３が直交して回動可能に軸支されると共に、出力軸３と略平行に第１〜第３軸芯２０〜２２が軸支されている。また、収容空間４ｂの奥側に配設される一方のプレート１８の上部には穴が設けられており、その穴がケース４から突設された突起４ｄに嵌合することにより、歯車ユニット６が収容空間４ｂの所定位置に配置される。なお、出力軸３及び第１〜第３軸芯２０〜２２は、各プレート１８，１９に圧入された円筒状の軸受２３ａ〜２３ｈに挿通して支持されており、各軸芯２０〜２２の回転時の抵抗が軽減されるようになっている。
【００２４】
支柱２５は、図３に示すように、２枚のプレート１８，１９の間に設けられた筒状の部材であり、その両端部にプレート１８，１９がそれぞれ圧入支持されている。この支柱２５は、正面視において歯車ユニット６を固定する３本の固定ビス２６と略同一位置に配置されており（図１参照）、プレート１８，１９の外縁部に沿って３箇所に略等間隔に離間して設けられている。この３箇所に設けられた支柱２５によって、一対のプレート１８，１９が出力軸３の軸方向に沿った両端側（図３の左右両側）から第１〜第３軸芯２０〜２２を支持する所定位置に配置されて、歯車ユニット６が形成される。
【００２５】
支柱２５の内面側には、図３に示すように、歯車ユニット６をケース４に固定するための固定ビス２６が挿通されている。この固定ビス２６は、支柱２５の内面側に配設された円柱状に形成され、その先端側（図３の左側）にねじ山が形成されたビス部２６ａと、ビス部２６ａの他端側（図３の右側）に形成されビス部２６より大径に形成されてプレート１９の外面側（図３の右側）に係合する頭部２６ｂとを備えている。
【００２６】
固定ビス２６のビス部２６ａの先端がケース４に螺着されると、ケース４に対する固定ビス２６の相対位置が定められる。その相対位置が定められた固定ビス２６の頭部２６ｂがプレート１９の外面側に係合することにより、プレート１９は、ケース４に対する相対位置が規制される。このため、ケース４の開口４ａ側へプレート１９が移動することがなく、固定ビス２６を使用して、一対のプレート１８，１９を離間させないように支持して歯車ユニット６を形成させると共に歯車ユニット６をケース４に収容した状態を維持させることができる。なお、固定ビス２６は、必ずしも支柱２５及びプレート１８，１９を貫通させる必要は無く、プレート１９のみを貫通してケース体４に固定するものであっても良い。即ち、固定ビスは、プレート１９が収容空間４ｂから開口４ａ側へ移動することを規制するものであれば良い。
【００２７】
プレート１８，１９に支持される出力軸３は、図２に示すように、一端部が蓋７から外側へ突出した略円柱状の部材であり、プレート１８，１９に軸受２３ａ，２３ｂを介して軸支されている。また、収容空間４ｂに設けられた出力軸３の端部は、小径の部位を有する段付き状に形成され、小径の端部が円筒状の軸受２３ｂに当接して収容空間４ｂ奥側への移動が規制されている。また、この出力軸３の略中央部には、複数の歯が外周に設けられた外歯車で形成される大歯車１７が固設されており、歯車ユニット６の最終の変速段を構成している。
【００２８】
更に、出力軸３には、大歯車１７の配置位置より収容空間４ｂの開口４ａ側（図２の右側）に筒状のスペーサ２４ａが挿通されており、このスペーサ２４ａが大歯車１７と軸受２３との間に介在して、開口４ａ側への大歯車１７（出力軸３）の移動が規制される。
【００２９】
第１〜第３軸芯２０〜２２には、ハスバ歯車１１、小歯車１２，１４，１６及び大歯車１３，１５，１７が設けられており、各歯車１１〜１７がウォーム１０と共に第１変速段から第４変速段までの４つの変速段を構成している。この第１〜第４変速段によってウォーム１０から入力されるモータ２の回転トルクは増幅されて出力軸３から出力される。なお、第１〜第３軸芯２０〜２２は、各軸芯２０〜２２に固設された小歯車１２，１４，１６の軸方向に沿った一端側、又は、両端側に配設された筒状のスペーサ２４ｂ〜２４ｆによって軸方向の配置位置が定められている。また、本実施例において、小歯車１２，１４，１６は、圧入と加締めとをして第１〜第３軸芯に固設され、ずれなどが発生しないようになっている。
【００３０】
ここで、第１〜第４変速段について具体的に説明する。第１変速段は、モータ軸２ａの先端に設けられ、外周にねじ状の歯形が設けられたウォーム１０と、ウォーム１０の軸方向に段違いに直交する第１軸芯２０に設けられてウォーム１０に噛合可能な歯形が外周に設けられたハスバ歯車１１とで構成されている。このウォーム１０の進み角は、略６度に設定されており、ハスバ歯車１１とウォーム１０との歯面の摩擦抵抗により、ハスバ歯車１１の回転からではウォーム１０を回すことができない自動締まり（セルフロック）を生じるようになっている。
【００３１】
このウォーム１０の進み角は、必ずしも６度とする必要はないが、セルフロックを行わせる場合には、略２度から略６度の範囲内で設定することが好ましい。一方、ウォーム１０の進み角を大きくしてセルフロックを生じさせない設定としても良い。セルフロックを生じさせない設定とする場合には、ウォームの進み角を略６．５度以上とすることが好ましい。出力軸３を直接的に動作させることができるので、出力軸３を相手部品に組み付ける際の位置調整を容易にすることができると共に、ウォームの進み角の増大に伴って動力の伝達効率を上昇させることができる。
【００３２】
また、ウォーム及びハスバ歯車は、ウォームの進み角を一定間隔をあけて設定した複数種類の組み合わせを標準部品として設定し、必要に応じて所望の進み角に近いウォーム及びハスバ歯車の組み合わせを選択して使用しても良い。例えば、ウォームの進み角を２度おきに設定し、４度、６度、８度の進み角に設定したウォーム及びハスバ歯車を標準部品としても良い。標準部品の設定により、部品種類の増加を抑制しつつ多種の要求仕様に適応したギヤードモータを低コストで製造することができる。
【００３３】
なお、ウォーム１０は、外周面が円柱状に形成された円筒ウォームであっても、鼓形に形成された鼓形ウォームであっても良い。また、ウォーム１０に噛合される歯車として、ハスバ歯車１１の代わりに周方向に沿って凹状の溝が形成されたウォームホイールを使用しても良い。
【００３４】
第２変速段は、ハスバ歯車１１と一体的に回転可能に第１軸芯２０に固設された第１小歯車１２と、第２軸芯２１に固設されて第１小歯車１２に噛合する第１大歯車１３との組み合わせで構成されている。第３変速段は、第２変速段を構成する第１大歯車１３と一体的に回転可能に第２軸芯２１に固設された第２小歯車１４と、第３軸芯２２に固設されて第２小歯車１４に噛合する第２大歯車１５との組み合わせで構成されている。
【００３５】
最終段である第４変速段は、第３変速段を構成する第２大歯車１５と一体的に回転可能に第３軸芯２２に固設された第３小歯車１６と、出力軸３に固設されて第３小歯車１６に噛合する第３大歯車１７との組み合わせで構成されている。
【００３６】
このように、ギヤードモータ１には、第１変速段を構成するウォーム１０及びハスバ歯車１１の他に、第２〜第４変速段を構成する３組の歯車１２〜１７が設けられている。よって、ウォーム１０及びハスバ歯車１１を標準部品としつつ３組の歯車１２〜１７の変速比を歯数で調整することにより、出力軸３の位置を一定に保ちつつギヤードモータ１の減速比を変更することができる。
【００３７】
また、被駆動歯車として機能する第１〜第３大歯車１３，１５，１７には、駆動歯車として機能する第１〜第３小歯車１２，１４，１６と噛み合う場合に、バックラッシュを除去するための機構が備えられている。即ち、第１大歯車１３は、第２軸心２１に固定される第１固定歯車１３ａ（図右側）と、第２軸心２１に回転可能に挿嵌される第１回転歯車１３ｂ（図左側）とに分割して構成されている。また、第１固定歯車１３ａと第１回転歯車１３ｂとの間には、第１回転歯車１３ｂを第１小歯車１２の歯に押圧するためのコイルバネ１３ｃが介在されている。尚、本実施例においては、弾性体としてコイルバネ１３ｃ等を使用するが、弾性体としては、かかるコイルバネ１３ｃ等に限定されるものではなく、棒状の弾性体等であっても良い。同様に、第２大歯車１５は、第２固定歯車１５ａと第２回転歯車１５ｂとに分割され、第２固定歯車１５ａと第１回転歯車１５ｂとの間には、コイルバネ１５ｃが介在されている。第３大歯車１７は、第３固定歯車１７ａと第３回転歯車１７ｂとに分割され、第３固定歯車１７ａと第３回転歯車１７ｂとの間には、コイルバネ１７ｃが介在されている。
【００３８】
また、出力軸３に回転可能に挿嵌されている第３回転歯車１７ｂの一側であって、隣接する第３固定歯車１７ａの反対側には、第３回転歯車１７ｂが軸方向に移動するのを防止するための、ワッシャー１７ｆとＥ形止め輪１７ｇとが出力軸３に固定されている。第３回転歯車１７ｂが軸方向に移動するのを防止するためには、ワッシャー１７ｆとイーリング１７ｇとに代えて、軸用Ｃ形止め輪、プッシューナット軸用、ＣＳ形止め輪等を出力軸３に固定するように構成しても良い。尚、第１回転歯車１３ｂと第２回転歯車１５ｂとの一側にも、第３回転歯車１７ｂと同様にワッシャーとイーリングとが軸心に固定されているが、図示は省略する。
【００３９】
ここで、図４を参照して、上述のように構成された第１〜第３大歯車１３，１５，１７のうち、第３大歯車１７について詳細に説明する。尚、第１大歯車１３，第２大歯車１５については、第３大歯車１７と同様であるため、その説明は省略する。図４は、第３歯車１７に第３小歯車１６が作用していない状態（無負荷の状態）を示した図である。図４の（ａ）は、第３大歯車１７の一部を拡大した拡大断面図であり、図４の（ｂ）は、第３大歯車１７の一部を拡大した拡大側面図である。
【００４０】
第３大歯車１７は、出力軸３に固定される第３固定歯車１７ａ（図右側）と、出力軸３に回転可能に挿嵌される第３回転歯車１７ｂ（図左側）とに分割して構成されている。また、第３固定歯車１７ａと第１回転歯車１７ｂとの間には、コイルバネ１７ｃが介在されている。
【００４１】
第３固定歯車１７ａは、第３小歯車１６と噛合して、第３小歯車１６からの駆動を出力軸３に伝達する歯車である。第３回転歯車１７ｂは、バックラッシュを防止するための歯車である。第３固定歯車１７ａと、第３回転歯車１７ｂとは、平歯車で構成されており、両歯車は略同一外形を有している。但し、第３回転歯車１７ｂの出力軸３方向の厚さｔ２は、第３固定歯車１７ａの出力軸３方向の厚さｔ１より薄く構成されている。第３固定歯車１７ａは、第３小歯車１６からの駆動を出力軸３に伝達する歯車であるため、トルクを十分に出力軸３に伝達する必要があり、その厚さｔ１を十分に確保する必要がある。一方、第３回転歯車１７ｂは、バックラッシュを防止するための歯車であるため、第３小歯車１６が大歯車１７と噛み合う際に、第３小歯車１６が第３大歯車１７に及ぼす力に耐えうる厚さであれば良いからである。従って、第３固定歯車１７ａの厚さを確保すれば、第３回転歯車１７ｂの厚さの調整によって、コンパクトに本機構を搭載することができる。また、第３固定歯車１７ａの厚さｔ１と第３回転歯車１７ｂの厚さｔ２とを同等に構成しても良い。かかる場合には、第３固定歯車１７ａと第３回転歯車１７ｂとの部材を共通化することができ、汎用性を得ることができる。
【００４２】
コイルバネ１７ｃは、弾性力を利用して、第３回転歯車１７ｂを第３小歯車１６の歯１６ａに押圧させるためのものである。図４（ｂ）に示すように、第３大歯車１７の第３固定歯車１７ａと第３回転歯車１７ｂとは、無負荷状態では、半歯程度の位相差を有するように構成されている。コイルバネ１７ｃは、その状態おいて、固定歯車１７ａと第３回転歯車１７ｂとを貫通する貫通孔１７ｄに設置されている。
【００４３】
コイルバネ１７ｃを設置する貫通孔１７ｄは、無負荷の状態で半歯程度の位相差を有する第３固定歯車１７ａと第３回転歯車１７ｂとを、出力軸３と略平行に貫通している。よって、その貫通孔１７ｄに設置されるコイルバネ１７ｃも出力軸３と略平行に設置されることになる。貫通孔１７ｄの両端部は、断面視テーパー状に構成されている。これは、コイルバネ１７ｃを貫通孔１７ｄの内部に固定するための突起１７ｅを形成するためのものである。突起１７ｅは、貫通孔１７ｄの両端部から、最大径部分が貫通孔１７ｄの直径より大きいテーパー状になるように、プレス加工によって施される。プレス加工によって押しのけられた部分は、貫通孔１７ｄの両端部に、貫通孔１７ｄの内周面から内側に向かって突出する突起１７ｅを形成する。
【００４４】
このように、貫通孔１７ｄの内部に収納されるコイルバネ１７ｃは、突起１７ｅによって、その両端部が固定される。従って、従来のように、フック状に形成されたコイルバネの両端を係止する小孔を歯車の所定の位置に穿設し、その小孔にコイルバネの両端を係止させるという手間のかかる工程が不要となり、簡易にコイルバネ１７ｃを設置することができる。
【００４５】
次に、図５を参照して、上述のように構成された第３大歯車１７と、その第３大歯車１７と噛合する第３小歯車１６とによって、バックラッシュを除去する作用について説明する。図５は、無負荷状態にある第３大歯車１７（図４参照）に対し、その第３大歯車１７に第３小歯車１６が噛合した状態を示す図である。図５の（ａ）は、第３大歯車１７の一部を拡大した拡大断面図であり、図５の（ｂ）は、第３大歯車１７の一部を拡大した拡大側面図である。
【００４６】
図４（ｂ）で示したように、第３大歯車１７の第３固定歯車１７ａと第３回転歯車１７ｂとは、無負荷状態では、半歯程度の位相差を有するように構成されている。このように構成された第３大歯車１７に、時計回り（反矢印Ｚ方向）に回転する第３小歯車１６が噛合すると、このときの第３小歯車１６の歯１６ａの噛合力をうけて、第３回転歯車１７ｂの歯１７ｆは、第３固定歯車１７ａの歯１７ｇと一致する方向（反矢印Ｙ方向）に移動する。即ち、当初、第３回転歯車１７ｂの歯１７ｆは、第３固定歯車１７ａの歯１７ｇに対して半歯車程度の位相差を有するが、第３小歯車１６の噛合力によって、その位相差を減少させる方向に移動する。この状態では、図５（ｂ）に示すように、コイルバネ１７ｃは、一致していた状態から円周方向を示す反矢印Ｘ方向に移動する。
【００４７】
このように、第３小歯車１６との噛合によって第３回転歯車１７ｂの歯１７ｆが、第３固定歯車１７ａの歯１７ｇと一致する方向に移動すると、コイルバネ１７ｃの弾性力によって、第３回転歯車１７ｂの歯１７ｆを、最初の位相差に回復させようとする。即ち、第３回転歯車１７ｂの歯１７ｆは、コイルバネ１７ｃによって矢印Ｙ（矢印Ｘ）方向に付勢される。従って、第３小歯車１６の歯１６ａは、隣接する第３固定歯車１７ａの歯１７ｇと、矢印Ｙ方向に付勢されている第３回転歯車１７ｂの歯１７ｆとに挟まれ、がたつきのない噛合状態となり、このことによってバックラッシュを除去することができる。
【００４８】
以上説明したように、第３大歯車１７と第３小歯車１６との噛合においてバックラッシュを除去することができる上、コイルバネ１７ｃは、第３固定歯車１７ａと第３回転歯車１７ｂとを、出力軸３と略平行に貫通する貫通孔１７ｄに設置されるので、コイルバネ１７ｃを設置するための空間を形成する場合には、第３固定歯車１７ａと第３回転歯車１７ｂとを重ね合わせ、その重ね合わせた第３固定歯車１７ａと第３回転歯車１７ｂとを貫通する貫通孔１７ｄを同時に形成すれば良い。従って、従来のように重ね合わせた両歯車内にコイルバネ１７ｄを埋め込む空間を形成する場合に比較して、構造を簡略化することができる。また、各歯車ごとにコイルバネ１７ｃを設置するための孔を形成する場合に比較して、製造工程を削減でき、低コストでバックラッシュ除去機構を形成することができる。
【００４９】
次に、図６を参照して、モータ２に連結されるウォーム１０の支持構造について説明する。図６は、モータとウォームとの連結部を断面視して示した図である。なお、図６においては、図面の理解の容易のために、歯車ユニット６を省略して示している。
【００５０】
モータ軸２ａの先端部には、モータ軸２ａに回転軸を一致させてウォーム１０が連結固定されている。ウォーム１０は、モータ２から離れた側の外周にねじ状の歯形が設けられている。また、モータ２に近い側の外周は、平滑に形成されており、その外側にころがり軸受３１が設けられている。
【００５１】
ころがり軸受３１は、一般的な深溝玉軸受であり、環状に形成されてウォーム１０の外面に固定された内輪３１ａと、その内輪３１ａの外周面に沿って回転自在に球状に形成された複数の回転体３１ｂと、その回転体３１ｂの外側に配設されて内輪３１ａに対して回転自在に連結される外輪３１ｃとを備えている。このころがり軸受３１は、外輪３１ｃがケース４やモータ２の一部に当接した状態であっても、回転体３１ｂが回転することにより内輪３１ａは、少ない抵抗で回転可能となる。
【００５２】
ケース４におけるモータ２が固定された一側面には、段付きの円筒状に穿設されたモータ軸穴４ｅが設けられており、モータ軸穴４ｅの内側にウォーム１０及びころがり軸受３１が配設されている。モータ軸穴４ｅには、その段差部４ｆにころがり軸受３１の外輪３１ｃのみが、ウォーム１０の軸方向に沿って対向するようになっている。即ち、モータ軸穴４ｅに設けられた段差部４ｆの高さは、ころがり軸受３１の外輪３１ｃに対向し、内輪３１ａには対向しない高さに形成されている。このため、ウォーム１０がその軸方向に沿ってモータ２から離間する場合、段差部４ｆに外輪３１ｃが当接してウォーム１０の移動が規制される。
【００５３】
また、ころがり軸受３１よりモータ２側には、鋼で形成された環状のワッシャー３２が、ころがり軸受３１とモータ２との間に配設されている。このワッシャー３２は、モータ軸穴４ｅの段差部４ｆの高さと略同一の幅を設けて形成されており、その段差部４ｆと同様にころがり軸受３１の外輪３１ｃのみが対向する。このため、ウォーム１０が軸方向に沿ってモータ２側へ近づく場合には、ワッシャー３２に外輪３１ｃが当接してウォーム１０の移動が規制される。
【００５４】
ここで、一般に、モータは、モータ軸の軸方向に沿った力が入力された場合に破損しやすく、その軸方向に沿った入力荷重を少なくすることが好ましい。しかし、ウォームギヤを使用したギヤードモータにおいては、ウォームからハスバ歯車などに伝達される回転力は、その方向が変換されて、ウォームの軸方向に沿ったものとなる。このウォームの軸方向に沿った力（推力）が直接的な反力としてウォームに加えられるので、ウォームギヤを有するギヤードモータに用いるモータへの要求性能が高められ、高価なモータを使用しなければならなかった。
【００５５】
この問題に対処する方法として、ウォームの軸方向の移動を規制する部材を設けてモータへの入力荷重を軽減させることも考えられるが、モータから入力された回転トルクがロスしやすく、モータの回転に対する出力効率が低下してしまうという問題点があった。また、ウォームとハスバ歯車との噛合は接触力が高く、モータの軸に推力がかかるので、モータの出力効率を顕著に低下させると共に、モータの寿命が著しく短命になっていた。
【００５６】
これに対し、ギヤードモータ１は、ウォーム１０に連結されるころがり軸受３１の外輪３１ｃが段差部４ｅ又はワッシャー３２に当接することにより、ウォーム１０に連結されるモータ軸２ａに加えられる軸方向（スラスト方向）の力を軽減することができる。よって、低性能で安価なモータ２をギヤードモータ１に使用することができる。また、外輪３１ｃは、ウォーム１０に回転体３１ｂを介して回転自在に連結されているので、段差部４ｅ又はワッシャー３２に外輪３１ｃの移動が規制された状態におけるウォーム１０の回転ロスを少なくして、モータ２の回転をより高効率で出力軸３に伝達することができる。
【００５７】
なお、ころがり軸受３１は、必ずしも深溝玉軸受で構成する必要は無く、回転軸に平行なスラスト荷重を受けても回転摩擦を生じさせないものであれば良い。例えば、円筒ころ軸受などのラジアル軸受であっても良く、又は、一般に用いられるスラスト軸受であっても良い。また、ワッシャー３２は、必ずしも設ける必要はなく、間座５やモータ２の一部をころがり軸受３１の外輪３１ｃに対向させ、その外輪３１ｃの移動を規制させるものであっても良い。
【００５８】
次に、図６及び図７を参照してモータ２とケース４とを連結する間座５について説明する。図７は、図１の矢印Ｖ方向から見た間座５を示した図である。
【００５９】
モータ２には、図６に示すように、モータ２の位置を固定するための取付穴が、モータ軸２を中心とした上下２箇所に設けられている。この取付穴にモータ２を固定するための固定ビス２７が螺着されることにより、モータ２は間座５に固定される。
【００６０】
間座５は、一枚の金属板で略矩形状に形成されており、多種のモータをケース４に固定するための部材である。この間座５には、図７に示すように、その外縁に沿った四隅に間座５をケース４に固定するための固定ビス２８を挿通する固定穴５ｆが設けられると共に、その略中央部にモータ軸２を挿通する軸穴５ａが設けられている。
【００６１】
間座５の軸穴５ａを中心とした上下２箇所には、図７に示すように、軸穴５ａを中心に放射状に穿設された固定穴５ｂ，５ｃが設けられている。この固定穴５ｂ，５ｃは、モータ２と間座５とを固定するためのものである。モータ２に設けられる取付穴は、一般に、軸穴５ａを中心に周方向に沿って所定の角度を隔てて略等間隔に配設されており、モータの容量に応じて軸穴５ａからの距離が異なって形成されるものである。即ち、容量の大きなモータほど軸穴５ａから離間した位置に取付穴が設けられ、容量の小さいモータは、軸穴５ａに近い位置に取付穴が設けられるのである。本実施例の間座５には、固定穴５ｂ，５ｃが軸穴５ａを中心とした放射状に穿設されているので、容量の大小に関わらず多種のモータに間座５を適合させることができる。
【００６２】
また、間座５には、その固定穴５ｂに対し、軸穴５ａを中心とする周方向に沿って略１２０度の角度を隔てた２箇所に固定穴５ｄ，５ｅが設けられている。つまり、軸穴５ａの周りには、略１８０度の角度を隔てた２箇所に固定穴５ｂ，５ｃが設けられると共に、略１２０度の角度を隔てた３箇所に固定穴５ｂ，５ｄ，５ｅが設けられるのである。メーカや種類に依っては、必ずしも略１８０度の角度を隔てた２箇所にモータ２の取付穴が配置されるものでなく、異なる角度で離間して配置されることもある。間座５には、モータ軸に対して略１８０度の角度を隔てた位置に取付穴を有するモータであっても、略１２０度の角度を隔てた位置に取付穴を有するモータであっても間座５を適合させることができる。
【００６３】
このように、１の間座を多種のモータに適合させることができるので、減速比などの仕様に基づいて決定される複数種類のモータの取付穴に合わせてわざわざ固定穴を設ける必要がなく、少ない部品種類にして型費を低減することができる。なお、間座５に設けられる固定穴の配置間隔は、必ずしも１２０度と１８０度に限定されるものでなく、６０度や９０度などの別の角度に設定されても良い。
【００６４】
以上説明したように、また、ギヤードモータ１には、第１変速段を構成するウォーム１０及びハスバ歯車１１の他に、第２〜第４変速段を構成する３組の歯車１２〜１７が設けたので、ウォーム１０及びハスバ歯車１１を標準部品としつつ３組の歯車１２〜１７の変速比を歯数で調整することにより、出力軸３の位置を一定に保ちつつギヤードモータ１の減速比を変更することができる。また、第２〜第４変速段の調整時に軸芯２０〜２２の位置変更が必要な場合であっても、円盤状のプレート１８，１９に穿設される軸受固定用の穴位置を変更すれば良く、ギヤードモータ１の構成部品のうち最も型費が高いケース４は同一形状のまま多種の減速比に対応させることができる。
【００６５】
更に、ハスバ歯車１１と第２〜第４変速段を構成する３組の歯車１２〜１７と、各歯車１１〜１７が固設された軸芯２０〜２２及び出力軸３を支持するプレート１８，１９等で形成される歯車ユニット６を挿通可能な開口４ａがケース４に設けられているので、予め各部材の配置位置を調整して歯車ユニット６を形成した状態で、ケース４に収容することができる。よって、限られた作業スペースしかとれないケース４の収容空間４ａに個別に軸芯２０〜２２や歯車１１〜１７などを設ける場合に比較して組み付け時の作業性を向上することができる。
【００６６】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【００６７】
例えば、上記各実施例では、コイルバネを設置する貫通孔を１つの被駆動歯車に関し、互いに対峙する位置に２つ設けたが、コイルバネを設置するための貫通孔は、かかる位置または数に限定されるものでなく、３個を等配状に配置してもよく、１個又は４個以上であっても良い。かかる場合には、各所において、バックラッシュ効果を均等に得ることができる。
【００６８】
また、本実施例では、１つの貫通孔に１つのコイルバネを設置する場合について説明したが、１つの貫通孔に設置されるコイルバネは１つに限定されるものではない。例えば、大径の第１のコイルバネの内部に小径の第２のコイルバネを挿嵌するように、１つの貫通孔に複数のコイルバネを設置するようにしても良い。これによれば、バックラッシュ除去のための圧力を増加させたい場合に、新たなコイルバネを設置するための新なた貫通孔を設ける必要はなく、既設のコイルバネに他のコイルバネを組み合わせれば良く、容易にバックラッシュ除去のための圧力を増加させることができる。
【００６９】
また、本実施例では、本発明のバックラッシュ除去機構を搭載した装置として、小型ウォーム併用ギヤードモータについて説明した。しかし、本発明のバックラッシュ除去機構を搭載した装置としては、かかる小型ウォーム併用ギヤードモータに限定されるものではない。例えば、本実施例におけるウォームに代えて、モータの出力軸に小型歯車で構成されるモーターピニオンを連結し、その出力を中間歯車を介して出力軸に伝達する小型ギヤードモータに搭載しても良く、歯車機構を搭載する装置であれば如何なる装置であっても良い。
【００７０】
また、第１〜第３軸芯２０〜２２と、各軸芯２０〜２２にそれぞれ支持される各歯車１１〜１７と、各軸芯２０〜２２に挿通されるスペーサ２４ｂ〜２４ｆとが別部品で構成されているが、必ずしも別部品で形成する必要は無く、一体で形成されるものであっても良い。例えば、スペーサと軸芯とを一体で形成した軸部材に歯車を固設しても良く。或いは、スペーサと軸芯と歯車とを一体的に形成しても良い。
【００７１】
また、上記実施例では、各変速段を構成する小歯車１２，１４，１６，５１，５３，６１及び大歯車１３，１５，１７，５２，５４，６２を平歯車で形成したが、必ずしも各歯車を平歯車で形成する必要はなく、少なくとも一部の変速段を構成する各歯車をハスバ歯車で形成しても良く、全ての歯車をハスバ歯車で形成しても良い。ギヤードモータの駆動時に発生する音が小さくなり、音圧などの規制が設けられた部品に適したギヤードモータを提供することができる。
【００７２】
【発明の効果】請求項１記載のバックラッシュ除去機構によれば、被駆動歯車が駆動歯車と噛合すると、弾性体が、駆動歯車によって前記固定歯車と回転歯車との位相差を変化させる方向に働く噛合力に反発して、位相差を回復させる方向に固定歯車又は回転歯車を付勢する。よって、バックラッシュを防止することができる。また、弾性体は、固定歯車と回転歯車とを、回転軸と略平行に貫通する貫通孔に設置されるので、弾性体を設置するための空間を形成する場合には、固定歯車と回転歯車とを重ね合わせ、その重ね合わせた固定歯車と回転歯車とを貫通する貫通孔を同時に形成すれば良い。従って、重ね合わせた両歯車内に弾性体を埋め込む空間を形成する場合に比較して、構造を簡略化することができる。また、各歯車ごとに弾性体を設置するための孔を形成する場合に比較して、製造工程を削減でき、低コストでバックラッシュ除去機構を形成することができるという効果がある。
【００７３】
請求項２記載のバックラッシュ除去機構によれば、請求項１記載のバックラッシュ除去機構の奏する効果に加え、被駆動歯車に穿設された複数個の貫通孔は、等配状に配置されるので、各所において均等にバックラッシュ効果を発揮させることができるという効果がある。
【００７４】
請求項３記載のバックラッシュ除去機構によれば、請求項１又は２に記載のバックラッシュ除去機構の奏する効果に加え、弾性体の一端は、突起によって固定され、貫通孔の内部に設置される。よって、貫通孔に弾性体を設置する場合であっても、貫通孔に弾性体を安定して設置することができるという効果がある。
【００７５】
請求項４記載のバックラッシュ除去機構によれば、請求項１から３のいずれかに記載のバックラッシュ除去機構の奏する効果に加え、突起は、前記貫通孔の端部をプレス加工して形成される。よって、弾性体を固定するための突起を、新たに溶接等によって形成する場合に比べ、容易に形成することができるという効果がある。
【００７６】
請求項５記載のバックラッシュ除去機構によれば、請求項１から４のいずれかに記載のバックラッシュ除去機構の奏する効果に加え、弾性体は、コイルバネによって構成されている。よって、安価な部品でバックラッシュ除去機構を構成することができ、製造コストを削減することができるという効果がある。
【００７７】
請求項６記載のバックラッシュ除去機構によれば、請求項１から５のいずれかに記載のバックラッシュ除去機構の奏する効果に加え、中間歯車によってウォームに噛合される第１歯車の回転力が所定の速比で出力軸に伝達されるので、モジュールや条数が一定に設定されたウォームを使用する場合であっても、中間歯車の速比を調整することにより、出力軸の位置を一定に保ちつつ減速比を変更することができるという効果がある。また、第１歯車と中間歯車とが支持部材によって支持されるので、減速比の変更時に中間歯車及び第１歯車の回転軸を移動させても歯車ユニットを収容する収容部材の形状は変更する必要がなく、収容部材の型費を低減してギヤードモータを低コストで製造することができる。更に、第１歯車と中間歯車と出力軸とを備えて構成された歯車ユニットが挿通可能な開口が収容部材に設けられているので、予め各部材の配置位置を調整して歯車ユニットを形成した状態で、収容部材に収容することができる。よって、限られた作業スペースしかとれない収容部材の収容空間に個別に中間歯車や第１歯車を設ける場合に比較して組み付け時の作業性を向上することができるという効果がある。更に、小型ウォーム併用ギヤードモータにおけるバックラッシュを防止することができるという効果がある。
【００７８】
請求項７記載のバックラッシュ除去機構によれば、請求項１から６のいずれかに記載のバックラッシュ除去機構の奏する効果に加え、回転歯車の軸方向の幅は、固定歯車の軸方向の幅以下の厚さに構成されている。固定歯車は駆動を伝達する歯車であるのに対し、回転歯車はバックラッシュを防止するための歯車であるため固定歯車に必要とされるトルクは回転歯車には不要である。よって、回転歯車の軸方向の幅を固定歯車の軸方向の幅より薄く構成した場合には、省スペースでバックラッシュ除去機構を構成することができる。また、回転歯車の軸方向の幅と固定歯車の軸方向の幅とを同等にした場合には、両部材を共通化することができ、汎用性を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるバックラッシュ除去機構を搭載した小型ウォーム併用ギヤードモータの正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＡＢＣＤ−ＩＩ線における小型ウォーム併用ギヤードモータの展開断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における小型ウォーム併用ギヤードモータの断面図である。
【図４】第３大歯車に小歯車が作用していない状態（無負荷の状態）を示した図である。図
【図５】第３大歯車１７に小歯車が噛合した状態を示した図である。
【図６】モータとウォームとの連結部を断面視して示した図である。
【図７】図１の矢印Ｖ方向から見た間座を示した図である。
【図８】従来のバックラッシュ除去機構を説明するための図である。
【符号の説明】
２　　　　　　　　　モータ
３　　　　　　　　　出力軸
４　　　　　　　　　ケース（収容部材）
４ａ　　　　　　　　開口
４ｂ　　　　　　　　収容空間
４ｅ　　　　　　　　段差部（対向部の一部）
５　　　　　　　　　間座
６　　　　　　　　　歯車ユニット
１０　　　　　　　　ウォーム
１１　　　　　　　　ハスバ歯車（第１歯車）
１２，１４，１６，５１，５３，６１　　小歯車（中間歯車の一部）
１３，１５，１７，５２，５４，６２　　大歯車（中間歯車の一部）
１７ａ　　　　　　　第３固定歯車（固定歯車）
１７ｂ　　　　　　　第３回転歯車（回転歯車）
１７ｃ　　　　　　　コイルバネ（弾性体）
１７ｄ　　　　　　　貫通孔
１７ｅ　　　　　　　突起
１８　　　　　　　　プレート（支持部材の一部）

Claims (7)

1. 回転軸に固定される固定歯車と、前記回転軸に遊嵌される回転歯車とに分割して構成され、且つ、前記固定歯車と回転歯車とが、予め所定の位相差を有するように構成される被駆動歯車と、その被駆動歯車に噛合する駆動歯車とを備えたバックラッシュ除去機構において、
   前記被駆動歯車に前記駆動歯車が噛合した場合に、前記駆動歯車によって前記固定歯車と回転歯車との前記位相差を変化させる方向に働く噛合力に反発して、前記位相差を回復させる方向に前記固定歯車又は回転歯車を付勢する弾性体と、その弾性体を設置するために、前記固定歯車と前記回転歯車とを、前記回転軸と略平行に貫通する貫通孔とを備えていることを特徴とするバックラッシュ除去機構。
2. 前記被駆動歯車には、複数個の貫通孔が等配状に穿設されていることを特徴とする請求項１に記載のバックラッシュ除去機構。
3. 前記弾性体の一端を固定するために、前記貫通孔の端部には、前記貫通孔の内周面から内側に向かって突出する突起が突設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバックラッシュ除去機構。
4. 前記突起は、前記貫通孔の端部をプレス加工して形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のバックラッシュ除去機構。
5. 前記弾性体は、コイルバネによって構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のバックラッシュ除去機構。
6. モータと、外周にねじ状の歯形が設けられ前記モータに連結されるウォームと、そのウォームを介して入力される前記モータの回転力を出力する出力軸と、前記ウォームの回転軸に段違いに交差すると共に前記出力軸に略平行な回転軸を有し、前記ウォームに噛合可能な歯形が外周に設けられた第１歯車と、その第１歯車に略平行な回転軸を有すると共に外周に歯形が設けられて前記第１歯車の回転力を所定の速比で出力軸に伝達する少なくとも１組以上の中間歯車と、その中間歯車と前記第１歯車とを支持する支持部材を前記出力軸と共に備えて構成される歯車ユニットと、その歯車ユニットを挿通可能な開口とその開口に連続して前記歯車ユニット及び前記ウォームを収容する収容空間とが形成された収容部材とを備えており、
   前記中間歯車を構成する少なくとも一方の歯車は、前記被駆動歯車で構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のバックラッシュ除去機構。
7. 前記回転歯車の軸方向の幅は、前記固定歯車の軸方向の幅以下の厚さに構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のバックラッシュ除去機構。

Images