JP3697622B2 - バックラッシュレス変速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、産業機器に使用する変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動組立に用いられるローディングユニットやロボットなどでは、変速装置とこれにつながるギア列を多用し、しかも、正逆に運転することが多い。また、このようなローディングユニットでは作動時の位置の正確さが重要であるが、変速装置中のギア列にバックラッシュがあると、正逆切り替わり時にバックラッシュ分ずつの位置ズレを生じるので、制御面でこの位置ズレを補正する必要がある。
【０００３】
特開昭６２−２２０７４８号公報は、バックラッシュレス変速装置を開示しているが、スター型あるいは遊星型の歯車機構に関するもので一般に高価であり、また、動力を伝達する方向への軸線から径方向への広がりの大きな変速装置である。ローディングユニットでは、低価格であることはもちろん、実際上、径方向への広がりの小さな、すなわち、断面積の小さな変速機を必要とすることがある。
【０００４】
さらに、この公報に記載される実施例では、バックラッシュを解消するための移動調整機構として、偏心軸を採用しているが、このような機構は、断面積の小さな変速装置では採用が難しいし、偏心軸型の移動調整機構は、歯車軸が回転するときの影響を受けやすく、微細な振動や連れ回りで調整後の歯車位置が変化してしまうことがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、断面積の小さな変速装置に採用しやすく、簡単な構成で低価格であること、また、バックラッシュ解消のために行った歯車位置の固定が確実なバックラッシュレス変速装置の提供を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
入力軸、中間軸、出力軸及び調整手段を備えた変速装置とする。これらの軸は変速機としての全体の体裁を整える器体に軸支する。変位固定手段は軸支した中間軸に対して構成する。また、器体はモーターのケーシングに固定して一体化することが多く、全体として器体と把握することができる。入力軸はモーターの出力軸に直結すると共に、入力ギアを設けてある。中間軸は、第１中間軸と第２中間軸を一対として、一対もしくは複数対を備える。各中間軸はそれぞれ一端に入力側アイドルギアを、他端に出力側アイドルギアを設けてあり、これらは同じ構造としてある。出力軸は、一端に出力ギアを設けてある。
【０００７】
これらの軸は、中間軸の入力側アイドルギアを入力軸の入力ギアに噛合させ、出力側アイドルギアを出力軸の出力ギアに噛合させて、器体に軸支する。
調整手段は、前記中間軸の少なくとも１本を調整用中間軸として入力ギアの周りに変位及び位置固定が可能なものとする。具体的には、器体に固定する軸受け板を介して中間軸を器体に軸支することとし、その一部にほぼ入力軸の軸心に向かう方向の２本のすり割りによって周辺部から区画した調整部を設け、この調整部に調整用中間軸を軸支する。そして、調整部をすり割りの間隔を狭める、あるいは拡げる方向に押し、または、引くことができるねじ機構を設ける。
【０００８】
調整手段を操作し、調整用中間軸を移動すると、その移動によって、調整用中間軸の入力側アイドルギアと出力側アイドルギアは移動方向と同じ方向へ少し回動することとなる。これにより、調整用中間軸の入力側アイドルギアと出力側アイドルギアの歯面を入力軸の入力ギアと出力軸の出力ギアの歯面に近づけてこの部分のバックラッシュを解消すると共に、出力ギアが少し回動されて、他の中間軸における出力側アイドルギアとのバックラッシュを解消する。同時にこの中間軸の入力側アイドルギアが同量だけ回動してその歯面を入力ギアの歯面に当接して、この部分でもバックラッシュが解消する。
【０００９】
すなわち、入力ギア、調整用中間軸の入力側アイドルギア、出力側アイドルギア、出力ギア、他の中間軸の出力側アイドルギア、その他端の入力側アイドルギアを一巡して歯面どおしが接触し、しかも、歯面どおしの接触点は、調整用中間軸の入力側アイドルギアが入力ギアに接する面に対して、他の中間軸の入力側アイドルギアが入力ギアに接する面は、入力ギアの歯からみて反対側なので、ループ状になった４箇所の噛合いが順次に締まって、バックラッシュが解消する。
【００１０】
このことは、入力ギアの正転、逆転のいずれの場合もバックラッシュが解消していることを意味する。また、正転の場合に、第１の中間軸３が入力軸２から動力を受ける駆動側で、他の中間軸４が従動側である場合に、従動側である他の中間軸側でもギアどおしが接触している。しかし、この接触状態は回転に追従していくだけなので、こじりや食い込みを生じることはない。
逆転の場合には、歯面どおしの接触点に関して駆動側、追従側が入れ替わるだけで、同じである。すなわち、一対の中間軸のそれぞれが正転逆転の伝達を分担している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、モーターの回転を減速するバックラッシュレス変速装置１を示し、入力軸２、中間軸３，４、出力軸５及び調整手段６（図２）を備える。これらの軸は変速機としての全体の体裁を整えるアルミ合金製の筒型器体７にその軸線を平行に、ベアリング８、９を介して軸支する。符号１０はモーターで、そのケーシングを器体７にねじ止め固定している。入力軸２は一端をモーター１０の出力軸１１に直結し、他端に入力ギア１２を設けている。
【００１２】
中間軸３，４は、第１中間軸３と第２中間軸４を一対として備え、それぞれ一端に入力側アイドルギア３ａ，４ａを、他端に出力側アイドルギア３ｂ、４ｂを設けてあり、同じ構造をしている。これらアイドルギア３（ａ，ｂ），４（ａ，ｂ）は、通常の平歯ギアである。
中間軸３，４は、器体７に固定する軸受け板１３を介して軸支する。軸受け板１３は円形のアルミ合金板で固定用ねじ１９により器体７に取り付けてあり（図２）、その一部にほぼ入力軸２の軸心に向かう方向の２本のすり割り１４，１４によって周辺部から区画した調整部１５を設けている。すり割り１４の内側端は丸く大きく拡大され、調整部１５の中心部分１５ａは細い弾性部に構成してある。そして、調整部１５に第１の中間軸３を調整用中間軸として軸支し、周辺部に第２の中間軸４を軸支している。
【００１３】
符号１６はセットボルトで、軸受け板１３の周面部からすり割り１４に向けて直角に形成したねじ孔１７に螺合してあり、調整部１５を軸受け板１３の面に沿って移動させることができる。これにともなって第１の中間軸３を入力軸２の周りに変位させることができる。すなわち、軸受け板１３の周辺部から区画された調整部１５とこれを押圧するねじ機構（セットボルト１６、ねじ孔１７）は調整手段を構成している。
【００１４】
出力軸５は、一端に出力ギア１８を設けてある。
入力軸２、中間軸３，４及び出力軸５は、中間軸３、４の入力側アイドルギア３ａ，４ａを入力軸の入力ギア１２に噛合させ（図１，３，４）、出力側アイドルギア３ｂ，４ｂを出力軸５の出力ギア１８に噛合させて、器体７に軸支する。バックラッシュレス変速装置１は使用に先立って、内部に使用しているギア列のバックラッシュを解消する操作を行う。
【００１５】
入力ギア１２の正転方向を見極めた上で、調整手段の左右のセットボルト１６の一方をねじ込んで調整部１５を、入力ギア１２の回転側歯面に第１中間軸３の歯面が近づくように、移動させ、第１の中間軸３を図３の矢印Ａのように、入力軸２の周りに移動する。すると、第１の中間軸３の入力側アイドルギア３ａと出力側アイドルギア３ｂの歯面が、図４から図３への変化のように、入力軸２の入力ギア１２と出力軸５の出力ギア１８の歯面に近づき、この部分のバックラッシュ（Ｇ）が解消する。
【００１６】
第１の中間軸３をさらに同じＡ方向に移動すると、Ａ方向への移動で入力側アイドルギア３ａと出力側アイドルギア３ｂは矢印Ｂの方向に回動することとなり、出力ギア１８が少し回動されて、他方の第２中間軸４における出力側アイドルギア４ｂとのバックラッシュが解消する。同時に第２の中間軸４の入力側アイドルギア４ａが同量だけ回動してその歯面を入力ギア１２の歯面に当接し、この部分でもバックラッシュが解消する。
【００１７】
すなわち、入力ギア２、第１の中間軸３の入力側アイドルギア３ａ、同出力側アイドルギア３ｂ、出力ギア５、第２の中間軸４の出力側アイドルギア４ｂ、その他端の入力側アイドルギア４ａを一巡して歯面どおしが接触し（図３）、しかも、歯面どおしの対向箇所では、それぞれ、調整用の操作力が対向するので、Ａ方向への移動は前記ギア間の間隙がなくなるまで続き、間隙、つまり、バックラッシュがなくなったとき停止し、バックラッシュが解消する。
調整用の操作力が対向するとは、例えば、第１の中間軸３の入力側アイドルギア３ａが入力ギア１２に接する面に対して、第２の中間軸４の入力側アイドルギア４ａが入力ギア１２に接する面は、入力ギア２の歯からみて反対側であり、入力側アイドルギア３ａが入力ギア１２に作用する力の方向と、この力がギア列を巡って第２中間軸４の入力側アイドルギア４ａに伝達され、入力ギア１２に作用するときの力の方向が逆になっているということである。
このようにして、ループ状になった４カ所の噛み合いが順次に締まって、バックラッシュがなくなったら、他方のセットボルト１６をねじ込んで調節部１５のその位置を固定する。
以上の構成により、入力ギア２の正転、逆転のいずれの場合もバックラッシュが解消しており、始動時はもちろん、作動途中の正転、逆転の際にも、位置ズレは発生しない。
【００１８】
なお、正転時には、一対の中間軸３，４の内、例えば、第１の中間軸３が駆動側で、第２の中間軸４が従動側となって、動力が伝達され、逆転時には第２の中間軸４が駆動側で、第１の中間軸３が従動側となり、伝達の分担が行われる。
また、正転の場合に、第２の中間軸４側でギアどおしが接触しているが、この接触は、ギアの回転に追従していくだけで、こじりや食い込みを生じることはない。逆転の場合には、歯面どおしの接触点に関して駆動側、追従側が入れ替わるだけで、同じであり、何ら支障はない。
【００１９】
図５は、第２の実施形態を示し、第１、第２の中間軸３，４の対を２組設けている。これに伴い、軸受け板１３を、周辺から中心に向かう４本のすり割りによって、中央部を残して４分割してあり、それぞれに１本の中間軸を軸支してある。そして、４分割した軸受け板１３の対向する２部分を調整部１５とし、この部分にそれぞれ第１の中間軸３を調整用中間軸として軸支する。
【００２０】
２つの調整部１５に対してはそれぞれに器体７側からセットボルト１６を両側から当接してあり、調整部１５をすり割りが有する間隙の範囲内で軸受け板１３の面に沿って移動することができる。調整部１５の基部（中央側）は幅狭となっているので、移動させやすい。また、セットボルト１６は、すり割り１４に対して直交する方向から当接しているので、振動などで緩むことはほとんどない。
【００２１】
バックラッシュを解消するための操作は第１の実施形態の場合と同じであるが、入力ギア１２に対する２つの第１中間軸３の近接具合を見ながら、バックラッシュの解消を２つの第１中間軸３，３の側で均等に進行させる。
このように、第１の中間軸３、第２の中間軸４の対を複数対配置することができる。中間軸が複数対存在すると、入力軸２から出力軸５への動力の伝達が分割されるので、大きな動力を伝達することができる。また、動力の伝達を均等に分散できるので、変速装置としての作動が安定する。
説明した実施形態では、モーターの回転を減速する変速装置を説明したが、モーターは必須の構成ではなく、この変速装置は、動力を伝達する回転装置の途中に用いることもある。また、入力側、出力側を逆にすれば増速装置ともなる。
【００２２】
【発明の効果】
一端に入力側アイドルギアを、他端に出力側アイドルギアを設けた中間軸を用いることによって、変速装置の断面積を小さく設計することができ、また、このような中間軸を対として使用することにより、正転時においても逆転時においてもバックラッシュを解消することができる。一対をなす中間軸のそれぞれを正転時と逆転時で、駆動側あるいは従動側として使い分けるので、構成部品が受ける負荷が均等に分散され、変速装置の耐久性が向上する。通常の平歯車で構成できるので、低価格とできる。軸受け板にすり割りによって調整部を設け、これをねじ機構により調整する構造は、調整手段として簡単で、しかも、中間軸の回転による影響がなく、作動中に調整位置がずれてしまうなどのことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】全体を示す正面図（一部断面）
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿った断面による平面図
【図３】ギア列の関係を模式的に示す平面図（調整後）
【図４】ギア列の関係を模式的に示す平面図（調整前）
【図５】軸受け板の部分を示す断面による平面図（第２の実施形態）
【符号の説明】
１ バックラッシュレス変速装置
２ 入力軸
３ 第１中間軸
３ａ 入力側アイドルギア
３ｂ 出力側アイドルギア
４ 第２中間軸
４ａ 入力側アイドルギア
４ｂ 出力側アイドルギア
５ 出力軸
６ 調整手段
７ 器体
８ ベアリング
９ ベアリング
１０ モーター
１１ モーター出力軸
１２ 入力ギア
１３ 軸受け板
１４ すり割り
１５ 調整部
１６ セットボルト
１７ ねじ孔
１８ 出力ギア
１９ 固定用ねじ

Claims (1)

1. 入力ギアを設けた入力軸、一端に入力側アイドルギアを、他端に出力側アイドルギアをそれぞれ設けた一対もしくは複数対の第１中間軸と第２中間軸、及び出力ギアを設けた出力軸を有し、各中間軸は入力側アイドルギアを入力軸の入力ギアに噛合させ、出力側アイドルギアを出力軸の出力ギアに噛合させて器体に固定した軸受け板に軸支された構造であって、中間軸の内の少なくとも１本が調整用中間軸として軸受け板の調整部に軸支されており、調整部は、軸受け板をほぼ入力軸の軸心に向かう方向の２本のすり割りによって周辺部から区画された軸受け板の一部であり、軸受け板の他の部分との間に設けたねじ機構の調整手段によって軸受け板の面に沿って押されることにより、入力軸の軸心方向側を中心に入力ギアの周りに回動変位され、かつ、その調整位置に維持されるものであることを特徴としたバックラッシュレス変速装置。

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