JP2004132529A

JP2004132529A - 歯車装置

Info

Publication number: JP2004132529A
Application number: JP2002300293A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Hayashi; 林　司
Original assignee: SHIGUMAA GIKEN KK
Current assignee: SHIGUMAA GIKEN KK
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】小型化及び強度の向上を図りつつ、簡単な構成でバックラッシュを除去調整できる歯車装置を提供する。
【解決手段】ハウジング１内で互いに噛合するウォームホイール２及びウォーム３は、それぞれ、ハウジング１内の軸受４ａ，４ｂ、軸受７ａ，７ｂで支持された軸体５，軸体８に取り付けられ、軸受４ａ，４ｂは、該軸体５の軸線５Ａの方向でウォームホイール２に対し両側の二箇所に配設され、軸受４ａ，４ｂとハウジング１との間に略円筒状のスペーサ６が挿入され、該スペーサ６は上記二箇所の軸受４ａ，４ｂにわたって上記軸線５Ａの方向に延び、ウォームホイール２及びウォーム３の噛合を許容する開口６ｂが形成され、該スペーサ６の内周円の中心が上記軸体５の軸線５Ａに対して偏心していて、ウォームホイール２とウォーム３との間に生じるバックラッシュの除去可能な所望回転角だけ上記軸線５Ａまわりに回転せしめた位置に設定可能となっている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジング内で互いに噛合する二つの歯車を有し、該二つの歯車間のバックラッシュを調整可能な歯車装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
互いに噛合する二つの歯車を有する歯車装置にあっては、二つの歯車間に生じるバックラッシュを除去することが望ましい。すなわち、このバックラッシュが大きくなると、歯車間で歯鳴り等が生じ摩耗しやすくなり、又、振動を発生し、周辺に好ましくない影響を与えるため、バックラッシュを無くすようにする。しかし、一旦バックラッシュを無くした状態で歯車装置を組んだとしても、歯車の摩耗等により、再びバックラッシュが生じてしまうことがある。更には、歯車そして関連部品の加工精度のばらつきにより、装置の組立に際しバックラッシュを無くすように除去調整が必要となる場合がある。そこで、従来では、バックラッシュを無くすように所望時に除去調整することができる歯車装置が種々提案されている。
【０００３】
例えば、従来では、互いに噛合する二つの平歯車のうち一方の平歯車を他方の平歯車に近づけることができるように、上記一方の平歯車の軸体を支持すると共に上記一方の平歯車の軸線と間隔をもってかつ平行な軸線のまわりに回動可能な回動部材を設け、この回動部材を所望角だけ回動させることによりバックラッシュを除去調整する歯車装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、かかる歯車装置においては、回動部材を回動自在に支持するための軸受部が別途必要となること、上記回動部材の回動を案内する案内孔を設ける必要がある等、機構が複雑となる。
【０００４】
そこで、バックラッシュ調整を簡単化した構成で実現できる歯車装置として、他の従来装置においては、一方の歯車の取り付けられた軸体を該歯車に対して軸線方向片側で軸受が支持し、該軸受とハウジングとの間に円筒状の偏心軸受ホルダを介在せしめているのものが知られている（例えば、特許文献２参照）。かかる歯車装置においては、上記偏心軸受ホルダは、内周円の中心が上記軸体の軸線に対して偏心しているため、上記偏心軸受ホルダが所定角だけ回転されることにより上記一方の歯車の軸線を他方の歯車の軸体に向けて変位させて両歯車間のバックラッシュを調整できる。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６０−１０５６７１号公報（図２）
【特許文献２】
特開平１１−３４８８８号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる歯車装置にあっては、歯車を二つの軸受で支持しているものの、これらの軸受は、軸線方向外側で歯車に対して片方に位置しているだけなので、軸体の強度が低いと軸体が撓んで、両歯車間のバックラッシュが変動してしまう。軸体が撓まないように軸体の強度を上げたとしても、歯車に対し軸線方向片側で軸体を支持するため、軸受のがたつき等により、安定して軸体を支持することは難しい。又、二つの軸受は軸体を安定して保持するために両軸受間に所定距離を設ける必要がある。仮に、これらの強度上の問題を解決せんとすると、大型化を招くこととなる。
【０００７】
そこで、本発明は、小型化及び強度の向上を図りつつ、簡単な構成でバックラッシュを除去調整できる歯車装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る歯車装置は、ハウジング内で互いに噛合する二つの歯車を備え、該二つの歯車は、それぞれ、ハウジング内の軸受部で支持された軸体に取り付けられている。
【０００９】
かかる歯車装置において、本発明では、軸受部は、それぞれの軸体について、該軸体の軸線方向で歯車に対し両側の二箇所に配設され、少なくとも一方の軸体に関して、軸受部とハウジングとの間に略円筒状のスペーサが挿入され、該スペーサは上記二箇所の軸受部にわたって上記軸線方向に延び、上記一方の軸体上の歯車と他方の軸体上の歯車との噛合を許容する開口が形成され、該スペーサの内周円の中心が上記軸体の軸線に対して偏心していて、二つの歯車間に生じるバックラッシュの除去可能な所望回転角だけ上記軸線まわりに回転せしめた位置に設定可能となっていることを特徴としている。
【００１０】
このような構成の本発明にあっては、軸体の支持強度の確保のために該軸体上の二つの軸受部の間に所定距離を設けて両持支持構造とすることとし、該軸体上の歯車を上記二つの軸受部の間を利用して位置せしめることとしている。その結果、二つの軸受部間の空間を有効利用して歯車を配置しているので、この二つの軸受部が占める軸線方向での寸法内で歯車を配置でき、歯車装置は全体として軸方向に寸法が大きくならず小型となると共に、両持支持構造となっているので、上記二つの軸受部によって軸体の撓みを低減して軸体を支持でき高強度を得る。又、特開平１１−３４８８８号にて開示された発明では、片持支持構造であるが故に強度が十分でなく軸体の両端部での駆動を要する機構には適用できないが、本発明では両持支持による高強度構造のもとで軸体の両端部を安定して支持するので、該両端部が突出した構造を採ることができ、したがって該両端部での駆動を可能とする。バックラッシュ除去に関しては、半径方向で軸受とハウジングとの間に、偏心した円筒状の一つのスペーサが軸方向で両軸受部にわたるように設けられているので、このスペーサを外部から回転操作させることにより、二つの軸受部に対して同時にかつ同量だけスペーサに対応する上記一方の軸体を上記他方の軸体に向け移動させて両歯車の軸線間距離を変化させる。その結果、一つのこのスペーサについて適宜角度の回転操作を行うだけで、両軸受部に対して均等に両歯車間のバックラッシュが除去調整される。
【００１１】
本発明において、ハウジングに、スペーサをバックラッシュ除去調整された任意の所望回転角の位置で固定可能な固定部材が取り付けられているようにすることができる。こうすることにより、バックラッシュ除去調整後の両歯車の軸線間距離を維持できる。固定部材としては、例えば、スペーサの外周に押圧して該スペーサの回転を阻止するようにハウジングに設けられたねじ体が利用できる。
【００１２】
又、スペーサは、軸線方向のどちらか一方の端面に、外部からの回転操作のための係止部が周方向に複数形成されているようにすることができる。こうすることにより、バックラッシュ調整時に、適宜工具を外部から係止部へ装着し、この工具の操作によりスペーサを回転操作できるので、スペーサの回転操作が歯車装置の運転中であっても容易に行える。
【００１３】
更に、二つの軸受部の外径は、軸線方向の一端側の軸受部が他端側の軸受部よりも大きくなっているようにすると共に、スペーサの内径が、上記一方の軸体上の二つの軸受部の径に適合して形成されているようにするならば、上記一方の軸体上の歯車の外径が上記他端側の軸受け部の外径よりも大きくしても上記一端側の軸受部の径よりも小さいかぎり、スペーサの大径側からスペーサ内へ歯車を挿入して容易に組立できる。すなわち、上記一端側の軸受け部の外径を上記他端側の軸受部の外径よりも大きくするだけで、上記他端側の軸受部の外径にかかわらず上記一方の軸体上の歯車の外径を上記一端側の軸受部の外径の範囲内で大きくできるので、歯車装置は、組立の容易化を図りつつ、より大きい外径をもつ歯車に対応できる。
【００１４】
又、互いに噛合する二つの歯車は、その種類に限定はなく、例えば、一方の軸体上の歯車としてウォームホイール、他方の歯車としてウォームを利用できる。
【００１５】
更に、スペーサは、その材料に限定はなく、金属でも若しくはプラスチックでも成形することができる。
【００１６】
軸受部とは、軸受を支承していれば十分であり、転がり軸受或いはブッシング等の介在の有無を問わない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に関して、添付図面にもとづき説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態装置の概略構成を示す図である。
【００１９】
本実施形態装置は、図１に示すように、ハウジング１内で互いに噛合する二つの歯車たるウォームホイール２及びウォーム３を備えている。尚、図１において、（Ａ）はかかる装置の正面断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のウォームホイール２及びウォーム３についての側面図である。
【００２０】
該ウォームホイール２は、図１（Ａ）に示すように、ハウジング１内のころがり軸受４ａ，４ｂによって軸線５Ａまわりに回転自在に支持される軸体５に取り付けられている。軸受４ａ，４ｂの外輪とハウジング１との間には、プラスチック製で略円筒状のスペーサ６が挿入されている。該スペーサ６については、後に詳述する。一方、ウォーム３は、図１（Ｂ）に示すように、図１（Ａ）に示すハウジング１に支持されたころがり軸受７ａ，７ｂによって上記軸線５Ａに対し直角な方向の軸線８Ａまわりに回転自在に支持された軸体８に取り付けられている。本実施形態では、軸体８は、該軸体８を回転駆動するモータ（図示せず）に接続されていて、該モータからの回転駆動力が軸体８からウォームホイール２及びウォーム３の噛合により軸体５へ伝達され、図示しない機構を駆動する。
【００２１】
軸体５に関して、上記軸受４ａ，４ｂは、上記軸体５の軸線５Ａの方向でウォームホイール２に対し両側の二箇所に位置し、上記軸受４ａ，４ｂの内輪が軸体５に取り付けられている。すなわち、軸体５の支持強度の確保のために、軸受４ａと軸受４ｂとの間にウォームホイール２の軸線５Ａ方向での寸法分だけ距離を設けて両持支持構造として、上記軸受４ａ，４ｂによって軸体５の撓みを低減して軸体５を支持することにより、高強度化が図られている。又、二つの軸受４ａ，４ｂによる両持支持構造により軸体５の軸線５Ａ方向の両端部を高強度構造のもとで安定して支持できるので、ハウジング１から該両端部が突出した構造とすることができ、軸体５の両端部での駆動を要する機構として軸体８からの力を伝達して駆動可能である。更には、軸体５上のウォームホイール２を上記軸受４ａと軸受４ｂとの間に位置せしめて、上記軸受４ａと軸受４ｂとの間の空間（距離）を有効利用して、この上記軸受４ａ，４ｂが占める軸線５Ａ方向での寸法内にウォームホイール２を配置することにより、本実施形態装置全体として軸線５Ａ方向での寸法の小型化が図られている。
【００２２】
又、本実施形態では、上記軸受４ａ，４ｂは、軸受４ａの外径が軸受４ｂの外径よりも大きくなっている。この軸受４ａ，４ｂのそれぞれの外径に対応して、スペーサ６には大径部６ａ、小径部６ｂが形成され、軸受４ａ、軸受４ｂはそれぞれ大径部６ａ、小径部６ｂに圧入嵌合若しくは遊嵌されている。軸線５Ａ方向にてこの軸受４ａと軸受４ｂとの間に位置するウォームホイール２は、その外径が小径の軸受４ｂの外径より大きいが大径の軸受４ａの外径より小さくなっているので、後述のごとく軸体５上にウォームホイール２及び軸受４ａ，４ｂを有する組立体をハウジング１外で予めスペーサ６内へ挿入し該組立体とスペーサ６を一緒にハウジング１内へ大径側から挿入し、もしくはハウジング１に予め組み込まれたスペーサ６内へ上記組立体を挿入して容易に組込ができるし、又、軸受４ａの外径の範囲内でウォームホイール２の外径の大径化が可能である。スペーサ６は図２に示すごとく形成されており、図２において、（Ａ）はスペーサ６の軸線を含む面での断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は平面図であり、（Ｄ）は（Ａ）のスペーサ６の一方の端面についての側面図である。
【００２３】
上記スペーサ６は、大径部６ａから小径部６ｂへ、すなわち軸受４ａから軸受４ｂにわたって上記軸線５Ａの方向に延び、ウォームホイール２とウォーム３との噛合を許容する窓状の開口６ｃが、図２（Ａ），（Ｂ）に見られるように、スペーサ６の上部に形成され、該スペーサ６の内周円の中心Ｘが上記軸線５Ａに対してδだけ偏心していている。すなわち、スペーサ６は、大径部６ａ、小径部６ｂにて、周方向で半径方向での厚さが−δ〜＋δの２δの範囲で変化するので、スペーサ６の軸線５Ａまわりの回転角度に応じて軸体５の軸線５Ａと軸体８の軸線８Ａとの間の距離が変化する。このスペーサ６は、該スペーサ６の配置のためにハウジング１内に形成された座１ａに対して、上記軸線５Ａまわりに回転を許容するようにスペーサ６とハウジング１の座１ａとの間に若干の隙間をもつように、外径が設定されている。又、スペーサ６は、小径部６ｂ側の端面に、外部から回転操作用の工具が係合するための孔６ｄが周方向に複数形成されている。本実施形態では、スペーサ６の外周を押圧して該スペーサ６の回転を阻止するようにねじ９がハウジング１に設けられており、スペーサ６を任意の所望回転角だけ回転した位置で該スペーサ６を上記ねじ９により固定可能となっている。
【００２４】
一方、軸体８に関して、上記軸受７ａ，７ｂは、上記軸体８の軸線８Ａの方向でウォーム３に対し両側の二箇所に位置し、上記軸受７ａ，７ｂの内輪が軸体８の外周に取り付けられて、軸体５と同様に両持支持構造でハウジング１内で支持されている。
【００２５】
ここで、本実施形態装置の組立について説明する。
【００２６】
（ｉ）　先ず、軸体５上に軸受４ａ，４ｂ及びウォームホイール２を有する組立体を、ハウジング１外で、軸受４ｂ側を先方となるようにしてスペーサ６の大径部６ａ側から該スペーサ６内へ挿入し、軸受４ａ、軸受４ｂをそれぞれスペーサ６の大径部６ａ、小径部６ｂの所定位置にもたらし、上記組立体をスペーサ６に予め組み込む。したがって、ウォームホイール２はスペーサ６内の所望の位置に設定される。そして、このようにハウジング１外で予めスペーサ６に組み込まれた上記組立体は、小径部６ｂ側を先方としてハウジング１の座１ａの大径側から座１ａ内へ挿入されて組み込まれる。なお、スペーサ６のみを先にハウジング１の座１ａに組み込んだ後に、上記組立体をスペーサ６内へ上記と同様の要領で挿入して組み込んでもよい。
【００２７】
（ｉｉ）　次に、軸体８上に軸受７ａ，７ｂ及びウォーム３を有する他の組立体が小径の軸受７ｂ側を先方にして、ハウジング１の座１ｂの大径側から該座１ｂへ挿入され、軸受７ａ、軸受７ｂがそれぞれ座１ｂの適合部に嵌入してスペーサ６がハウジング１に組み込まれる。その結果、ウォーム３がハウジング１内の所望の位置にせしめられ、ウォームホイール２とウォーム３が互いに噛合する。
【００２８】
（ｉｉｉ）　そして、後述する、ウォームホイール２とウォーム３との間のバックラッシュの除去調整後に、ねじ９がスペーサ６の外周に押圧して該スペーサ６の回転を阻止するように締め付けられ、組立が完了する。かくして、本実施形態の装置は、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の順で容易に組立できる。
【００２９】
次に、本実施形態に係る歯車装置におけるバックラッシュ除去調整の操作について図１（Ａ）又は図３にもとづき説明する。尚、この操作は、歯車装置の停止中はもとより運転中でも可能である。図３（Ａ）はバックラッシュ調整前のウォームホイール２の位置とスペーサ６の状態との関係を示す図であり、図３（Ｂ）はバックラッシュ調整後のウォームホイール２の位置とスペーサ６の状態との関係を示す図である。
【００３０】
▲１▼　かかる歯車装置のバックラッシュ除去調整に際しては、先ず、図１（Ａ）に示すねじ９が緩められる。こうすることによってスペーサ６をハウジング１に対して回転可能な状態とする。
【００３１】
▲２▼　次に、図１（Ａ）に示すスペーサ６の孔６ｄに作業者が操作用の工具（図示せず）を外部から係合させ、この工具の回転操作により、図３（Ａ）に示す状態から図３（Ｂ）に示す状態へスペーサ６を所望回転角だけ回転（本実施形態では図３にて反時計回転）させる。こうすることにより、スペーサ６が偏心しているが故にスペーサ６の半径方向での厚さが周方向で変化しているので、二つの軸受４ａ，４ｂに対し同時にかつ同量だけ軸体５が軸体８へ向けて移動されて軸体５の軸線５Ａと軸体８の軸線８Ａとの間の距離が小さくなる。その結果、ウォームホイール２及びウォーム３の磨耗や加工精度のばらつき等により生じたバックラッシュを除去できる。その際、本実施形態では、スペーサ６に形成された孔６ｄに挿入された工具により外部からスペーサ６を容易に回転操作でき、又、スペーサ６は軸体５と共回りしないので装置の運転中であってもバックラッシュ除去調整できる。又、スペーサ６の回転操作は、例えば軸体８をモータ（図示せず）で回転駆動しながら該モータに流れる電流値の変化に基づきバックラッシュ量を確認して行うことができる。つまり、バックラッシュが０となると回転負荷が大きくなり上記モータへ流れる電流が急に大きくなるので、バックラッシュが０若しくはほぼ０となるスペーサ６の回転角を電流値として簡単に知ることができ、バックラッシュ除去調整が容易となる。
【００３２】
▲３▼　バックラッシュの除去調整後に、スペーサ６の外周を押圧して該スペーサ６の回転を阻止するようにねじ９を再び締め付ける。
【００３３】
以上本実施形態について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、本実施形態では成形容易なことからスペーサをプラスチック製としたが、スペーサは金属等その他の材料で形成されていてもよく、スペーサの形状、歯車装置の用途等に応じて適宜変更可能である。
【００３４】
又、本実施形態では二つの歯車としてウォームホイールとウォームの組み合わせについて説明したが、二つの歯車の軸線間距離を変更することによりバックラッシュを調整できるものであれば、平歯車、はすば歯車等の他の歯車であってもよい。
【００３５】
更に、本実施形態ではスペーサを一方の軸体についてのみ設けたが、両方の軸体についてスペーサを設けてもよい。こうすることにより、スペーサの偏心量をあまり大きくしなくてもバックラッシュの調整範囲を大きくすることができるので、広範囲なバックラッシュに対応できると共にバックラッシュの微調整を簡単にできる。
【００３６】
又、本実施形態ではハウジング内の軸受部に玉軸受を用いたが、すべり軸受、ころ軸受等の他の軸受であってもよい。該軸受部にすべり軸受を用いた場合には、一部材として歯車と一体となった軸受部を軸体上に設けると、構成が簡単化されそして強度が向上するので、好ましい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、軸体の支持強度の確保のために該軸体上の二つの軸受部の間に所定距離を設けても、該軸体上の歯車を上記二つの軸受部の間に位置せしめることとしているので、小型化を図りつつ高強度を得ることができる。又、両持支持による高強度構造のもとで上記軸体の軸線方向の両端部を安定して支持するので、該両端部が突出した構造とすることができ、軸体の両端部での駆動を要する機構にも適用できる。そして、軸受とハウジングとの間に両軸受部にわたる一個の偏心したスペーサを設けるのみで、スペーサの回転操作により上記軸体の軸線を変位させて両歯車の軸線間距離を変化させるので、簡単な装置構成そして操作で両歯車間のバックラッシュを除去調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係る歯車装置を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の歯車装置における互いに噛合する二つの歯車についての側面図である。
【図２】（Ａ）は図１（Ａ）に示すスペーサの断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）の平面図であり、（Ｄ）は（Ａ）のスペーサの一方の端面についての側面図である。
【図３】図１の歯車装置におけるバックラッシュ調整を説明するための図である。
【符号の説明】
１　ハウジング
２　ウォームホイール（歯車）
３　ウォーム（歯車）
４ａ，４ｂ　軸受（軸受部）
５　軸体
６　スペーサ
６ｃ　開口
６ｄ　孔（係止部）
７ａ，７ｂ　軸受（軸受部）
８　軸体

Claims

ハウジング内で互いに噛合する二つの歯車を備え、該二つの歯車は、それぞれ、ハウジング内の軸受部で支持された軸体に取り付けられている歯車装置において、軸受部は、それぞれの軸体について、該軸体の軸線方向で歯車に対し両側の二箇所に配設され、少なくとも一方の軸体に関して、軸受部とハウジングとの間に略円筒状のスペーサが挿入され、該スペーサは上記二箇所の軸受部にわたって上記軸線方向に延び、上記一方の軸体上の歯車と他方の軸体上の歯車との噛合を許容する開口が形成され、該スペーサの内周円の中心が上記軸体の軸線に対して偏心していて、二つの歯車間に生じるバックラッシュの除去可能な所望回転角だけ上記軸線まわりに回転せしめた位置に設定可能となっていることを特徴とする歯車装置。
ハウジングには、スペーサを任意の所望回転角の位置で固定可能な固定部材が取り付けられていることとする請求項１に記載の歯車装置。
固定部材は、スペーサの外周に押圧して該スペーサの回転を阻止するようにハウジングに設けられたねじ体であるであることとする請求項２に記載の歯車装置。
スペーサは、軸線方向のどちらか一方の端面に、外部からの回転操作のための係止部が周方向に複数形成されていることとする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の歯車装置。
二つの軸受部の径は、軸線方向の一端側の軸受部が他端側の軸受部よりも大きくなっており、スペーサの内径は、上記一方の軸体上の二つの軸受部の径に適合して形成されており、上記一方の軸体上の歯車の外径は上記一端側の軸受部の径よりも小さくなっていることとする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の歯車装置。
一方の軸体上の歯車はウォームホイールであり、他方の歯車はウォームであることとする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の歯車装置。
スペーサは金属若しくはプラスチックで成形されていることとする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の歯車装置。