JP2009002438A

JP2009002438A - 減速機及び減速機におけるバックラッシ調整方法

Info

Publication number: JP2009002438A
Application number: JP2007164181A
Authority: JP
Inventors: Hirohiko Yano; 浩彦矢野
Original assignee: Nissei Corp
Current assignee: Nissei Corp
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2027-06-21
Also published as: JP4913679B2

Abstract

【課題】付加機構を設けない簡単な構造で、スムーズなトルク伝達を実現可能とする。
【解決手段】ロックドトレインを用いた減速機１において、各ピニオン及びギヤの歯厚と、ギヤブラケット７における入力軸３の軸受孔２７と中間軸４の後端側の軸受孔１９との夫々の中心距離と、ギヤケーシング８における出力軸５の軸受孔２８と中間軸４の前端側の軸受孔２９との夫々の中心距離と、中間軸４の前後の軸受孔１９，２９の開口径とにおいて夫々寸法評価を行い、当該寸法評価を経て選択した部品を用いることで、入力ピニオン１２と各中間軸４の入力ギヤ１４との噛み合い部のバックラッシと、各中間軸４の出力ピニオン１５と出力軸５の出力ギヤ２０との噛み合い部のバックラッシとを、夫々中間軸４相互間で略一致させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロックドトレインを利用した減速機と、その減速機においてバックラッシを調整する方法とに関する。

減速機には、単一の入力軸のトルクを一段目の歯車列によって複数の中間軸に分配し、この中間軸のトルクを二段目の歯車列によって入力軸と同軸上に配置された単一の出力軸に伝達させるロックドトレインを利用したものが知られている。
このような減速機においては、ケーシングや歯車等の寸法誤差や組み立て誤差、バックラッシ等によって各中間軸へのトルク分配のバランスが崩れやすく、結果スムーズなトルク伝達が行われずに騒音や振動の原因ともなる。
この対策として、例えば特許文献１，２では、中間軸を軸方向へ移動自在として、その両端に、圧油が供給される狭隘な隙間で形成された静圧軸受を設けて、中間軸をスラスト方向で弾性的に支持して歯車の累積ピッチ誤差等を吸収し、各中間軸への荷重の均等配分を図るようにした発明が開示されている。

特開昭５８−１１３６５０号公報特開昭５８−８８２４７号公報

しかし、特許文献１，２の構造では、減速機に中間軸用の静圧軸受や油圧回路等の付加機構を新たに設ける必要があり、全体の構造が複雑となってコストアップに繋がってしまう。

そこで、本発明は、付加機構を設けない簡単な構造で、スムーズなトルク伝達が実現可能となる減速機と、そのような減速機が得られるバックラッシ調整方法とを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ケーシング内に、前方に入力ピニオンを備えた入力軸と、入力ピニオンに噛み合う入力ギヤを有してその前方に出力ピニオンを備え、入力軸と平行な複数の中間軸と、その中間軸の各出力ピニオンに噛み合う出力ギヤを備えて入力軸と同軸上に位置する出力軸とを軸支してなる減速機であって、入力ピニオンと各中間軸の入力ギヤとの噛み合い部のバックラッシと、各中間軸の出力ピニオンと出力ギヤとの噛み合い部のバックラッシとを、夫々中間軸相互間で略一致させたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、より精度の高い減速機を得るために、入力ピニオンと入力ギヤとの噛み合い部のバックラッシを夫々１分以下、出力ピニオンと出力ギヤとの噛み合い部のバックラッシを夫々２分以下で略一致させたことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の目的に加えて、入力軸と出力軸との間の軸支構造を合理化するために、入力軸に、入力ピニオンよりも前方へ突出して出力軸の後部に挿入する小径部を形成して、その小径部を出力軸の後部内で軸支させると共に、入力軸における入力ピニオンの前端面と出力軸の後端面との間に、小径部が貫通するスラスト軸受を介在させて、入力軸の軸受が入力軸及び出力軸の後方側への荷重を、出力軸の軸受が入力軸及び出力軸の前方側への荷重を夫々受けるようにしたことを特徴とするものである。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、ケーシング内に、前方に入力ピニオンを備えた入力軸と、入力ピニオンに噛み合う入力ギヤを有してその前方に出力ピニオンを備え、入力軸と平行な複数の中間軸と、その中間軸の各出力ピニオンに噛み合う出力ギヤを備えて入力軸と同軸上に位置する出力軸とを軸支してなる減速機において、バックラッシを調整する方法であって、各ピニオン及びギヤの歯厚と、ケーシングにおける入力軸の軸受孔と中間軸の後端側の軸受孔との夫々の中心距離と、ケーシングにおける出力軸の軸受孔と中間軸の前端側の軸受孔との夫々の中心距離と、中間軸の前後の軸受孔の開口径とにおいて夫々寸法評価を行い、当該寸法評価を経て選択した部品を用いることで、入力ピニオンと各中間軸の入力ギヤとの噛み合い部のバックラッシと、各中間軸の出力ピニオンと出力ギヤとの噛み合い部のバックラッシとを、夫々中間軸相互間で略一致させることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４の目的に加えて、より精度の高い減速機を得るために、入力ピニオンと入力ギヤとの噛み合い部のバックラッシを夫々１分以下、出力ピニオンと出力ギヤとの噛み合い部のバックラッシを夫々２分以下で略一致させることを特徴とするものである。

請求項１及び４に記載の発明によれば、噛み合い部のバックラッシを略一致させたことで、付加機構を設けない簡単な構造で、精度の高い減速機が得られる。よって、スムーズなトルク伝達が低コストで実現可能となる。
請求項２及び５に記載の発明によれば、上記効果に加えて、全体のバックラッシが３分以下となり、より精度の高い減速機となる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、入力軸と出力軸との間にスラスト軸受を介在させて両軸へのスラスト荷重を夫々前後の軸受で受けるようにしたことで、入力軸と出力軸との間にケーシングの壁を新たに設けて軸支させる必要がなくなり、構造が合理化してコスト低減に寄与できる。また、ケーシングによる軸支部分を省略できるため、バックラッシの調整に影響を与えることもない。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、減速機の一例を示す縦断面図で、減速機１は、ケーシング２内に、単一の入力軸３と、その入力軸３からトルク伝達される一対の中間軸４，４と、その中間軸４，４からトルク伝達され、入力軸３と同軸上に配置される単一の出力軸５とを設けたロックドトレインを採用している。まずケーシング２は、後方（図１の左側）から、モータに連結される連結ケーシング６と、ギヤブラケット７と、ギヤケーシング８とをボルト９，９・・で連結して成り、入力軸３は、連結ケーシング６に設けたボールベアリング１０によって軸支されて、前方に形成した入力ピニオン１２がギヤブラケット７を貫通してギヤケーシング８内に突出している。１１はオイルシールである。この入力軸３の後端には、連結ケーシング６に組み付けたモータの出力軸が連結可能となっている。また、入力ピニオン１２の前方には、入力ピニオン１２の外径よりも径が小さい軸状の小径部１３が同軸で突設されている。

また、中間軸４は、後端に、入力軸３の入力ピニオン１２と噛合する入力ギヤ１４を一体に圧入固着し、その前方に出力ピニオン１５を形成してなり、入力ギヤ１４の後端がギヤブラケット７に設けたボールベアリング１６で軸支される一方、前端がギヤケーシング８に設けたニードルベアリング１７で軸支されている。１８，１８は、ギヤブラケット７においてボールベアリング１６を収容する軸受孔１９内でボールベアリング１６の後方に配置される皿バネで、中間軸４を前方へ付勢してがたつきを抑える役割を果たしている。

さらに、出力軸５は、後端に、中間軸４，４の出力ピニオン１５，１５と噛合する出力ギヤ２０を形成して前端をギヤケーシング８から前方へ突出させており、ギヤケーシング８に設けたニードルベアリング２１によって回転可能に軸支されている。このニードルベアリング２１の後方部には、複数のボール２２，２２・・を介した受け板２３が設けられて出力ギヤ２０の前面に当接している。よって、ニードルベアリング２１は、出力軸５の前方への抜け方向の荷重も受けることになる。

一方、出力軸５の後部軸心には、入力軸３の小径部１３が同軸で遊挿する有底孔２４が形成され、この有底孔２４に設けたニードルベアリング２５によって小径部１３を軸支している。さらに、入力軸３の入力ピニオン１２の前端面と出力軸５の後端面との間には、小径部１３が貫通するスラスト軸受２６が介在されて、出力軸５の後方側への荷重が入力軸３を介してボールベアリング１０へ伝わるようにしている。
なお、ここでは図２に示すように、ギヤケーシング８には一方の対角線方向に横断面長円状の収容空間３０が穿設されて、中間軸４，４は入力軸３及び出力軸５を中心とした当該対角線上で点対称となるように配置されている。これにより、ケーシング２のコンパクト化が可能となっている。

そして、上記減速機１においては、バックラッシに影響する各部品の寸法評価を行った上で選択した部品を用いることで、バックラッシの調整を図っている。ここでは以下の部品及びその寸法が評価される。
（１）入力ピニオン１２及び入力ギヤ１４，１４の歯厚
（２）出力ピニオン１５，１５及び出力ギヤ２０の歯厚
（３）ギヤブラケット７における連結ケーシング６との嵌合部７ａ（ここでは円形凸部）と、２つのボールベアリング１６の軸受孔１９との夫々の中心距離
（４）連結ケーシング６におけるギヤブラケット７との嵌合部６ａ（ここでは円形凹部）と、ボールベアリング１０の軸受孔２７との中心距離及び軸受孔２７の開口径
（５）嵌合部６ａと嵌合部７ａとの隙間
（６）ギヤケーシング８においてニードルベアリング２１を収容する軸受孔２８と、中間軸４前端のニードルベアリング１７の軸受孔２９との夫々の中心距離
（７）軸受孔１９，２９の開口径
これらの各項目において寸法評価を行い、一段目（入力ピニオン１２と２つの入力ギヤ１４，１４）の噛み合いが夫々バックラッシ１分以下、二段目（２つの出力ピニオン１５，１５と出力ギヤ２０）の噛み合いが夫々バックラッシ２分以下となるようにギヤやケーシング等を選択することで、中間軸４相互間でのバックラッシを前後で夫々一致させるようにしている。これにより、全体のバックラッシを３分以下に抑えることができる。

具体的には、一段目において、入力ギヤ１４と入力ピニオン１２との円周方向バックラッシＳｔは、中心距離方向バックラッシＳｒと歯直角圧力角αとから、
Ｓｔ＝２・Ｓｒ・tanα
で算出される。ここで、入力ギヤ１４の夫々の歯厚誤差（基準値からの誤差値）をＥａ、Ｅｂとすると、組み立て時のバックラッシＥｓは、
Ｅｓ＝Ｅａ＋Ｅｂ＋Ｓｔ
となる。
同様に、二段目においても、出力ギヤ２０と出力ピニオン１５，１５との円周方向バックラッシＳｔ′を求め、出力ピニオン１５の夫々の歯厚誤差（基準値からの誤差値）をＥａ′、Ｅｂ′とすると、組み立て時のバックラッシＥｓ′は、
Ｅｓ′＝Ｅａ′＋Ｅｂ′＋Ｓｔ′
となる。
よって、２つの中間軸４において、夫々のＥｓが同じ値となるように、且つ夫々のＥｓ′が同じ値となるようにギヤとケーシングとが選択されることになる。

このように、上記形態の減速機１及びそのバックラッシ調整方法によれば、ロックドトレインを用いた減速機１において、各ピニオン及びギヤの歯厚と、ギヤブラケット７の嵌合部７ａと軸受孔１９との夫々の中心距離と、連結ケーシング６の嵌合部６ａと軸受孔２７との中心距離及び軸受孔２７の開口径と、嵌合部６ａと嵌合部７ａとの隙間と、ギヤケーシング８における出力軸５の軸受孔２８と中間軸４の前端側の軸受孔２９との夫々の中心距離と、中間軸４の前後の軸受孔１９，２９の開口径とにおいて夫々寸法評価を行い、当該寸法評価を経て選択した部品を用いて、入力ピニオン１２と各中間軸４の入力ギヤ１４との噛み合い部のバックラッシと、各中間軸４の出力ピニオン１５と出力軸５の出力ギヤ２０との噛み合い部のバックラッシとを、夫々中間軸４相互間で略一致させたことで、付加機構を設けない簡単な構造で、精度の高い減速機１が得られる。よって、スムーズなトルク伝達が低コストで実現可能となる。

特にここでは、入力ピニオン１２と入力ギヤ１４との噛み合い部のバックラッシを夫々１分以下、出力ピニオン１５と出力ギヤ２０との噛み合い部のバックラッシを夫々２分以下で略一致させているので、全体のバックラッシが３分以下となり、より精度の高い減速機１が得られる。
また、入力軸３に、入力ピニオン１２よりも前方へ突出して出力軸５の後部に挿入する小径部１３を形成して、その小径部１３を出力軸５の後部内で軸支させると共に、入力軸３における入力ピニオン１２の前端面と出力軸５の後端面との間に、小径部１３が貫通するスラスト軸受２６を介在させて、入力軸３のボールベアリング１０が入力軸３の後方側への荷重を、出力軸５のニードルベアリング２１が出力軸５の前方側への荷重を夫々受けるようにしたことで、入力軸３と出力軸５との間にケーシングの壁を設けて軸支させる必要がなくなり、構造が合理化してコスト低減に寄与できる。また、ケーシングによる軸支部分を省略できるため、バックラッシの調整に影響を与えることもない。

なお、ケーシングの分割態様や軸受の種類等は上記形態に限らず、適宜変更可能である。特に上記形態では、ケーシングを連結ケーシング６とギヤブラケット７とに分割して嵌合部６ａ，７ａで位置決めしているため、連結ケーシング６側の嵌合部６ａと入力軸３の軸受孔２７との中心距離と、ギヤブラケット７側の嵌合部７ａと中間軸４の後端側の軸受孔１９との中心距離と、嵌合部６ａ，７ａの隙間とを夫々寸法評価の対象とすることで、結果として入力軸３の軸受孔２７と中間軸４の後端側の軸受孔１９との夫々の中心距離を間接的に寸法評価しているが、ケーシングが連結ケーシングとギヤブラケットとに分割されない場合は、軸受孔２７と軸受孔１９との夫々の中心距離を直接寸法評価すればよい。

一方、中間軸の数も２本に限らず、３本以上設けても差し支えない。また、入力軸と出力軸との間のスラスト軸受も、省略することは可能である。
また、上記形態では、各ピニオンやギヤに平歯車を用いているが、ハスバ歯車等の他の種類に代えてもよいし、異なる組み合わせを前後に分けて併用してもよい。なお、ハスバ歯車を使用した場合の円周方向バックラッシＳｔは、正面圧力角αｔと捻れ角βとを用いて、
αｔ＝tan^−１（tanα／cosβ）
の式で算出した後、
Ｓｔ＝２・Ｓｒ・tanαｔの式で求めればよい。

その他、皿バネに代えて板バネやコイルバネ等の他の付勢手段を採用したり、逆にこの付勢手段を省略したりしてもよい。

減速機の縦断面図である。ギヤケーシング部分の横断面図である。

符号の説明

１・・減速機、２・・ケーシング、３・・入力軸、４・・中間軸、５・・出力軸、６・・連結ケーシング、７・・ギヤブラケット、６ａ，７ａ・・嵌合部、８・・ギヤケーシング、１０，１６・・ボールベアリング、１２・・入力ピニオン、１３・・小径部、１４・・入力ギヤ、１５・・出力ピニオン、１７，２１，２５・・ニードルベアリング、１９，２７〜２９・・軸受孔、２０・・出力ギヤ、２４・・有底孔、２６・・スラストベアリング、３０・・収容空間。

Claims

ケーシング内に、前方に入力ピニオンを備えた入力軸と、前記入力ピニオンに噛み合う入力ギヤを有してその前方に出力ピニオンを備え、前記入力軸と平行な複数の中間軸と、その中間軸の各出力ピニオンに噛み合う出力ギヤを備えて前記入力軸と同軸上に位置する出力軸とを軸支してなる減速機であって、
前記入力ピニオンと各中間軸の入力ギヤとの噛み合い部のバックラッシと、前記各中間軸の出力ピニオンと出力ギヤとの噛み合い部のバックラッシとを、夫々前記中間軸相互間で略一致させたことを特徴とする減速機。
入力ピニオンと入力ギヤとの噛み合い部のバックラッシを夫々１分以下、出力ピニオンと出力ギヤとの噛み合い部のバックラッシを夫々２分以下で略一致させたことを特徴とする請求項１に記載の減速機。
入力軸に、入力ピニオンよりも前方へ突出して出力軸の後部に挿入する小径部を形成して、その小径部を前記後部内で軸支させると共に、前記入力軸における前記入力ピニオンの前端面と出力軸の後端面との間に、前記小径部が貫通するスラスト軸受を介在させて、
前記入力軸の軸受が前記入力軸及び出力軸の後方側への荷重を、前記出力軸の軸受が前記入力軸及び出力軸の前方側への荷重を夫々受けるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の減速機。
ケーシング内に、前方に入力ピニオンを備えた入力軸と、前記入力ピニオンに噛み合う入力ギヤを有してその前方に出力ピニオンを備え、前記入力軸と平行な複数の中間軸と、その中間軸の各出力ピニオンに噛み合う出力ギヤを備えて前記入力軸と同軸上に位置する出力軸とを軸支してなる減速機において、バックラッシを調整する方法であって、
前記各ピニオン及びギヤの歯厚と、前記ケーシングにおける前記入力軸の軸受孔と中間軸の後端側の軸受孔との夫々の中心距離と、前記ケーシングにおける前記出力軸の軸受孔と中間軸の前端側の軸受孔との夫々の中心距離と、前記中間軸の前後の軸受孔の開口径とにおいて夫々寸法評価を行い、当該寸法評価を経て選択した部品を用いることで、前記入力ピニオンと各中間軸の入力ギヤとの噛み合い部のバックラッシと、前記各中間軸の出力ピニオンと出力ギヤとの噛み合い部のバックラッシとを、夫々前記中間軸相互間で略一致させることを特徴とする減速機におけるバックラッシ調整方法。
入力ピニオンと入力ギヤとの噛み合い部のバックラッシを夫々１分以下、出力ピニオンと出力ギヤとの噛み合い部のバックラッシを夫々２分以下で略一致させることを特徴とする請求項４に記載の減速機におけるバックラッシ調整方法。