JP2019044923A - スプリング要素を組み込んだギア機構 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ギア機構のギアボックスにおける出力軸の回転ムラを吸収し、バックラッシを低減することである。【解決手段】本発明によるギア機構は、モータ(6)によって回転する第１ベベルギア(7)の回転を第２ベベルギア(40)に伝達し、前記第２ベベルギア(40)と長手状支持部材(30)との間に第１皿ばね(41)を介装することにより、第１ベベルギア(47)と第２ベベルギア(40)との間に発生する回転ムラ、及び、バックラッシを緩和し、円滑な回転伝達を行うことができる構成である。【選択図】図１

Description

本発明は、スプリング要素を組み込んだギア機構に関し、特に、皿ばねを組み込んでベベルギアを保持することにより、ギアボックス側の出力軸の回転ムラを吸収し、バックラッシの低減を行うための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のギア機構としては、例えば、特許文献１から特許文献４の構成を挙げることができる。
しかしながら、前述の各特許文献１〜４に開示されたギア機構としては、何れの構成においても、本願の従来構成である図２の構成は開示されていなかった。
前記図２の従来構成は、本出願人が製作したものであるが、文献としては発表されていないため、図２を用いて説明する。

すなわち、図２において符号１で示されるものは、第１ギアボックス２及び第２ギアボックス３が並設された基台であり、前記第１ギアボックス２内には、複数の第１歯車４を有する第１ベベルギア軸５が支持板１１を介して回転自在に設けられている。
前記基台の下面１ａには、第１モータ６が設けられ、前記第１ベベルギア軸５及び前記各第１歯車４は前記第１モータ６によって回転するように構成されている。
また、前記第１ベベルギア軸５の、図２でみて上端、すなわち、第１端部５ａには、第１ベベルギア７がねじ（図示せず）とねじ孔８を介して固定させている。

前記基台１の下面１ａにおける前記第１モータ６の隣接位置には、第２モータ１０が取り付けられ、前記第２ギアボックス３内には、複数の第２歯車１２を有する第３ベベルギア軸１３が前記支持板１１を介して回転自在に設けられている。
また、前記第３ベベルギア１４及び前記各第２歯車１２は前記第２モータ１０によって回転するように構成されている。
また、前記第３ベベルギア軸１３の図２でみて上端、すなわち、第２端部５ｂには、第３ベベルギア１４がねじ（図示せず）とねじ孔１５を介して固定されている。

前記第１ギアボックス２の第１側壁２０及び前記第２ギアボックス３の第２側壁２１は、図２において上方に延設され、かつ、各側壁２０,２１間には、図でみて垂直状の長手状支持部材３０が設けられ、
その下部３０Ａは、前記各ベベルギア軸５，１３間に設けた支持板１１に保持されている。
前記長手状支持材３０の下部と基台１の下部３０Ａ間には、直列状の一対の支柱１０１，１０２が配設されている。

前記各側壁２０,２１間の前記各ベベルギア７，１４の上方位置には、前記各側壁２０,２１に設けられた第１軸受３２と第３軸受３３との間に、第２ベベルギア軸３４及び第４ベベルギア軸３５が設けられている。
前記第２ベベルギア軸３４及び前記第４ベベルギア軸３５の各内端３４ａ及び３５ａは、前記長手状支持部材３０内に設けられた第２軸受３６及び第４軸受３７に各々軸支されている。

前記第２ベベルギア軸３４上には、前記第１ベベルギア７の外径よりも大径である第２ベベルギア４０が設けられており、前記第２ベベルギア４０は前記第１ベベルギア７に噛合している。
前記第２ベベルギア４０の内面４０ａと前記長手状支持部材３０の第１面３０ａとの間には、弾力性がない複数枚構成からなる第１シム部材４１が設けられている。
前記第４ベベルギア４２の内面４２ａと前記長手状支持部材３０の第２面３０ｂとの間には、弾力がない複数枚構成からなる第２シム部材４３が設けられている。

前記長手状支持部材３０内に設けられた一対の前記第２軸受３６と第４軸受３７は、互いに対向する状態で配設されており、前記各軸受３６,３７の何れか一方のみ設置することもできる。

前記第１、第２側壁２０,２１における前記第１軸受３２の上方には、前記長手状支持部材３０の上端に設けられた第１接続体５０と前記第１側壁２０の上端部２０ａとの間に、周知の第１スリップクラッチ５５が設置され、この第１スリップクラッチ５５の第１スリップギア５６が前記第２ベベルギア軸３４の第１円形ギア５７と互いにギアスリップするように構成されている。

また、前述の長手状支持部材３０の頂部近傍に一端６０ａがねじ止めされた長手状結合部材６０が設けられ、その他端６０ｂが、前記第２側壁２１にねじ止め６０ｃで固定されている。
さらに、前記第１接続体５０と前記第２側壁２１の上端部２０ｂとの間には、前記第１スリップクラッチ５５と同じ構成の第２スリップクラッチ５６Ａが設けられ、前記第４ベベルギア軸３５に設けられた第２円形ギア５７Ａが互いにギアスリップするように構成されている。

前記従来構成のギア機構は、一対のモータ６，１０を用いた一対構成の場合について述べたが、使用方法としては、前記長手状支持部材３０に１個のみの第２軸受３６を設けて使用し、主として、第１ベベルギア７、第２ベベルギア４０、第１シム部材４１及び第１スリップクラッチ５５を用いて構成することにより、シングル型のギア機構を得ることができる。

前述の状態で、第１モータ６によって前記第１ベベルギア軸５を回転させると、前記第１ベベルギア軸５と前記第１ベベルギア７を介して第２ベベルギア４０を回転させると共に、前記第１円形ギア５７が前記第１スリップクラッチ５５の前記第１スリップギア５６に対してギアスリップすると共に、前記第１、第２ギアボックス２,３の出力軸である第１、第３ベベルギア軸５及び１３の予め決められた回転を得るようにしていた。

特開２０１４−１８５６６６号公報 特開２００６−１５０９９４号公報 特公平５−８５３１７号公報 実開平２−１１２６２号公報

従来のギア機構は、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の従来構成における第２ベベルギア４０及び第４ベベルギア４２と前記長手状支持部材３０との間には、板状のスペーサ又はシムが介装されていたため、各ベベルギア７,４０,４２及び１４間の位置及び噛み合わせの調整を行うことが難しく、わずかな噛合調整を行うことも容易ではなかった。
また、各ギア間の調整が難しいことは歩留まりの低下につながっていた。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、皿ばねを組み込んでベベルギアを保持することにより、皿ばねの弾性を利用して各ベベルギアの位置調整を行い、ギアボックス側の出力軸の回転ムラを吸収し、バックラッシの低減を行うことを目的とする。

本発明によるスプリング要素を組み込んだギア機構は、第１ギアボックスに接続された第１モータにより回転駆動を受ける第１ベベルギア軸と、前記第１ベベルギア軸の第１端部に設けられた第１ベベルギアと、前記第１ベベルギア軸に設けられた複数の第１歯車と、前記第１ギアボックスに設けられた長手状支持部材と、前記第１ギアボックスの第１側壁に設けられた第１軸受と、前記長手状支持部材に設けられた第２軸受と、前記第１、第２軸受間に回転自在に設けられ、前記第１ベベルギアと噛合する第２ベベルギアを有する第２ベベルギア軸と、前記第２ベベルギアと前記長手状支持部材との間に設けられた第１皿ばねと、前記第２ベベルギア軸に設けた第１円形ギアと、前記長手状支持部材に第１接続体を介して固定された第１スリップクラッチ、からなり、前記第１円形ギアが前記第１スリップクラッチの第１スリップギアにギアスリップ結合していることにより、前記第１皿ばねを介して、前記第１ギアボックス側の前記第１ベベルギアの回転ムラを吸収するようにした構成であり、また、前記第１ギアボックス接続された第２ギアボックスと、前記第２ギアボックスに接続された第２モータにより回転駆動を受ける第３ベベルギア軸と、前記第３ベベルギア軸の第２端部に設けられた第３ベベルギアと、前記第３ベベルギア軸に設けられた複数の第２歯車と、前記第２ギアボックスの第２側壁に設けられた第２軸受と、前記長手状支持部材の前記第２軸受に隣接して設けられた第４軸受と、前記第３、第４軸受間に回転自在に設けられ前記第３ベベルギアと噛合する第４ベベルギアを有する第４ベベルギア軸と、前記第４ベベルギアと前記長手状支持部材との間に設けられた第２皿ばねと、前記第４ベベルギア軸に設けた第２円形ギアと、前記長手状支持部材に第２接続体を介して固定された第２スリップクラッチと、前記長手状支持部材と第２側壁とを結合するための長手状結合部材と、からなり、前記第２円形ギアが前記第２スリップクラッチの第２スリップギアにギアスリップ結合していることにより、前記第２皿ばねを介して、前記第２ギアボックス側の前記第３ベベルギアの回転ムラを吸収するようにした構成である。

本発明によるスプリング要素を組み込んだギア機構は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、第１ギアボックスに接続された第１モータにより回転駆動を受ける第１ベベルギア軸と、前記第１ベベルギア軸の第１端部に設けられた第１ベベルギアと、前記第１ベベルギア軸に設けられた複数の第１歯車と、前記第１ギアボックスに設けられた長手状支持部材と、前記第１ギアボックスの第１側壁に設けられた第１軸受と、前記長手状支持部材に設けられた第２軸受と、前記第１、第２軸受間に回転自在に設けられ、前記第１ベベルギアと噛合する第２ベベルギアを有する第２ベベルギア軸と、前記第２ベベルギアと前記長手状支持部材との間に設けられた第１皿ばねと、前記第２ベベルギア軸に設けた第１円形ギアと、前記長手状支持部材に第１接続体を介して固定された第１スリップクラッチ、からなり、前記第１円形ギアが前記第１スリップクラッチの第１スリップギアにギアスリップ結合していることにより、前記第１皿ばねを介して、前記第１ギアボックス側の前記第１ベベルギアの回転ムラを吸収するように構成したことにより、各皿ばねのばね作用によって各ベベルギアの位置合わせ、微細な位置ができ、ギア間のバックラッシ、回転ムラ等を防止できる。
また、前記第１ギアボックス接続された第２ギアボックスと、前記第２ギアボックスに接続された第２モータにより回転駆動を受ける第３ベベルギア軸と、前記第３ベベルギア軸の第２端部に設けられた第３ベベルギアと、前記第３ベベルギア軸に設けられた複数の第２歯車と、前記第２ギアボックスの第２側壁に設けられた第２軸受と、前記長手状支持部材の前記第２軸受に隣接して設けられた第４軸受と、前記第３、第４軸受間に回転自在に設けられ前記第３ベベルギアと噛合する第４ベベルギアを有する第４ベベルギア軸と、前記第４ベベルギアと前記長手状支持部材との間に設けられた第２皿ばねと、前記第４ベベルギア軸に設けた第２円形ギアと、前記長手状支持部材に第２接続体を介して固定された第２スリップクラッチと、前記長手状支持部材と第２側壁とを結合するための長手状結合部材と、からなり、前記第２円形ギアが前記第２スリップクラッチの第２スリップギアにギアスリップ結合していることにより、前記第２皿ばねを介して、前記第２ギアボックス側の前記第３ベベルギアの回転ムラを吸収するように構成したことにより、前述の第１ギアボックスに対して同じ構造の第２ギアボックスを接続させ、一対のギアボックスを得ることができ、一対のギアボックスの特性を同一となるように調整することが容易となる。

本発明によるスプリング要素を組み込んだギア機構を示す断面構成図である。 従来のスプリング要素を組み込んだギア機構を示す断面構成図である。

本発明によるスプリング要素を組み込んだギア機構は、皿ばねを組み込んでベベルギアを保持することにより、ギアボックス側の出力軸の回転ムラを吸収し、バックラッシの低減を行うことである。

本発明によるスプリング要素を組み込んだギア機構の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
図１において、符号１で示されるものは、第１ギアボックス２及び第２ギアボックスが並設された基台であり、前記第１ギアボックス２内には、複数の第１歯車４を有する第１ベベルギア軸５が支持板１１を介して回転自在に設けられている。

前記基台１の下面１ａには、第１モータ６が設けられ、前記第１ベベルギア軸５及び前記各第１歯車４は前記第１モータ６によって回転するように構成されている。
また、前記第１ベベルギア軸５の、図２でみて上端、すなわち、第１端部５ａには、第１ベベルギア７がねじ（図示せず）とねじ孔８を介して固定されている。

前記基台１の下面１ａにおける前記第１モータ６の隣接位置には、第２モータ１０が取り付けられ、前記第２ギアボックス３内には、複数の第２歯車１２を有する第３ベベルギア１３が前記支持板１１を介して回転自在に設けられている。
また、前記第３ベベルギア１４及び前記各第２歯車１２は前記第２モータ１０によって回転するように構成されている。
また、前記第３ベベルギア軸１３の図２でみて上端、すなわち、第２端部５ｂには、第３ベベルギア１４がねじ（図示せず）とねじ孔１５を介して固定されている。

前記第１ギアボックス２の第１側壁２０及び前記第２ギアボックス３の第２側壁２１は、図２において上方に延設され、かつ、各側壁２０,２１間には、図でみて垂直状の長手状支持部材３０が設けられ、その下部３０Ａは、前記各ベベルギア軸５，１３間に設けた支持板１１に保持されている。
前記長手状支持部材３０の下部３０Ａと基台１の下部３０Ｂ間には、直列上状の一対の支柱１０１，１０２が配設されている。
前記各側壁２０,２１間で、かつ、前記第１ベベルギア７と第３ベベルギア１４間の図１でみて上方位置には、前記各側壁２０,２１に設けられた第１軸受３２と第３軸受３３との間に、第２ベベルギア軸３４及び第４ベベルギア軸３５が設けられている。

前記各側壁２０,２１間の前記各ベベルギア７，１４の上方位置には、前記各側壁２０,２１に設けられた第１軸受３２と第３軸３３との間に、第２ベベルギア軸３４及び第４ベベルギア軸３５が設けられている。
前記第２ベベルギア軸３４及び前記第４ベベルギア軸３５の各内端３４ａ及び３５ａは、前記長手状支持部材３０内に設けられた第２軸受３６及び第４軸受３７に各々軸支されている。
前記第２ベベルギア軸３４上には、前記第１ベベルギア７の外径よりも大径である第２ベベルギア４０が設けられており、前記第２ベベルギア４０は前記第１ベベルギア７に噛合している。

前記第２ベベルギア４０の内面４０ａと前記長手状支持部材３０の第１面３０ａとの間には、弾力性がある複数枚構成からなる第１皿ばね４１が設けられている。
前記第４ベベルギア４２の内面４２ａと前記長手状支持部材３０の第２面３０ｂとの間には、弾力性がある複数枚構成からなる第２皿ばね４３が設けられている。

前記長手状支持部材３０内に設けられた一対の前記第２軸受３６と第４軸受３７は、互いに対向する状態で配設されており、前記各軸受３６,３７の何れか一方のみ設置することもできる。

前記第１、第２側壁２０,２１における前記第１軸受３２の上方には、前記長手状支持部材３０の上端に設けられた第１接続体５０と前記第１側壁２０の上端部２０ａとの間に、周知の第１スリップクラッチ５５が設置され、この第１スリップクラッチ５５の第１スリップギア５６が前記第２ベベルギア軸３４の第１円形ギア５７と互いにギアスリップするように構成されている。

また、前述の長手状支持部材３０の頂部近傍に、一端６０ａがねじ止めされた長手状結合部材６０の他端が、前記第２側壁２１にねじ止めで固定されている。
さらに、前記第１接続体５０と前記第１側壁２０の上端部２０ｂとの間には、前記第１スリップクラッチ５５と同じ構成の第２スリップクラッチ５６Ａが設けられ、前記第４ベベルギア軸３５に設けられた第２円形ギア５７Ａが互いにギアスリップするように構成されている。

前記従来構成のギア機構は、一対のモータ６，１０を用いた一対構成の場合について述べたが、使用方法としては、前記長手状支持部材３０に１個のみの第２軸受３６を使用し、主として、第１ベベルギア７、第２ベベルギア４０、第１皿ばね４１及び第１スリップクラッチ５５を用いて構成していることにより、シングル型のギア機構を得ることができる。

前述の状態で、第１モータ６によって前記第１ベベルギア軸５を回転させると、前記第１ベベルギア軸５を介して第２ベベルギア４０を回転させると共に、前記第１円形ギア５７が前記第１スリップクラッチ５５の前記第１スリップギア５６に対してギアスリップすると共に、前記第１、第２ギアボックス２,３の出力軸である第１、第３ベベルギア軸５及び１３の予め決められた回転を得ることができる。

本発明によるスプリング要素を組み込んだギア機構は、皿ばねを組み込んでベベルギアを保持することにより、ギアボックス側の出力軸の回転ムラを吸収し、バックラッシの低減を行うことにより、回転ムラのない１軸又は複軸のギア機構を得ることができる。

１ 基台
１ａ 下面
１ｂ 凹部
２ 第１ギアボックス
３ 第２ギアボックス
４ 第１歯車
５ 第１ベベルギア軸
５ａ 第１端部
５ｂ 第２端部
６ 第１モータ
７ 第１ベベルギア
１０ 第２モータ
１１ 支持板
１２ 第２歯車
１３ 第３ベベルギア軸
１４ 第３ベベルギア
１５ ねじ孔
２０ 第１側壁
２０ａ 上端部
２０ｂ 上端部
２１ 第２側壁
３０ 長手状支持部材
３０Ａ 下部
３２ 第１軸受
３３ 第３軸受
３４ 第２ベベルギア軸
３５ 第４ベベルギア軸
３６ 第２軸受
３７ 第４軸受
４０ 第２ベベルギア
４１ 第１皿ばね
４２ 第４ベベルギア
４３ 第２皿ばね
５０ 第１接続体
５０Ａ 第２接続体
５５ 第１スリップクラッチ
５５Ａ 第２スリップクラッチ
５６ 第1スリップギア
５７ 第１円形ギア
５７Ａ 第２円形ギア
６０ 長手状結合部材
８０Ａ 下部
１００ 第１取付軸
１０１，１０２ 支柱

Claims (2)

1. 第１ギアボックス(2)に接続された第１モータ(6)により回転駆動を受ける第１ベベルギア軸(5)と、前記第１ベベルギア軸(5)の第１端部(5a)に設けられた第１ベベルギア(7)と、前記第１ベベルギア軸(5)に設けられた複数の第１歯車(4)と、前記第１ギアボックス(2)に設けられた長手状支持部材(30)と、前記第１ギアボックス(2)の第１側壁(20)に設けられた第１軸受(32)と、前記長手状支持部材(30)に設けられた第２軸受(36)と、前記第１、第２軸受(32,36)間に回転自在に設けられ、前記第１ベベルギア(7)と噛合する第２ベベルギア(40)を有する第２ベベルギア軸(34)と、前記第２ベベルギア(40)と前記長手状支持部材(30)との間に設けられた第１皿ばね(41)と、前記第２ベベルギア軸(34)に設けた第１円形ギア(57)と、前記長手状支持部材(30)に第１接続体(50)を介して固定された第１スリップクラッチ(55)と、からなり、
   前記第１円形ギア(57)が前記第１スリップクラッチ(55)の第１スリップギア(56)にギアスリップ結合していることにより、前記第１皿ばね(41)を介して、前記第１ギアボックス(2)側の前記第１ベベルギア(7)の回転ムラを吸収するように構成したことを特徴とするスプリング要素を組み込んだギア機構。
2. 前記第１ギアボックス(2)に接続された第２ギアボックス(3)と、前記第２ギアボックス(3)に接続された第２モータ(10)により回転駆動を受ける第３ベベルギア軸(13)と、前記第３ベベルギア軸(13)の第２端部(56)に設けられた第３ベベルギア(14)と、前記第３ベベルギア軸(13)に設けられた複数の第２歯車(12)と、前記第２ギアボックス(3)の第２側壁(21)に設けられた第２軸受(33)と、前記長手状支持部材(30)の前記第２軸受(36)に隣接して設けられた第４軸受(37)と、前記第３、第４軸受(33,37)間に回転自在に設けられ前記第３ベベルギア(14)と噛合する第４ベベルギア(42)を有する第４ベベルギア軸(35)と、前記第４ベベルギア(42)と前記長手状支持部材(30)との間に設けられた第２皿ばね(43)と、前記第４ベベルギア軸(35)に設けた第２円形ギア(57A)と、前記長手状支持部材(30)に第２接続体(50A)を介して固定された第２スリップクラッチ(56A)と、前記長手状支持部材(30)と第２側壁とを結合するための長手状結合部材(60)と、からなり、
   前記第２円形ギア(57A)が前記第２スリップクラッチ(55A)の第２スリップギア(56A)にギアスリップ結合していることにより、前記第２皿ばね(43)を介して、前記第２ギアボックス(3)側の前記第３ベベルギア(14)の回転ムラを吸収するように構成したことを特徴とするスプリング要素を組み込んだギア機構。

Images