JP4877198B2

JP4877198B2 - 動力伝達装置

Info

Publication number: JP4877198B2
Application number: JP2007287669A
Authority: JP
Inventors: 育夫伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2007-11-05
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2027-11-05
Also published as: JP2009115168A

Description

本発明は、入力軸に加えられた動力を、歯車を介して出力軸に伝達する動力伝達装置に関するものである。

歯車を利用した動力伝達装置においては、通常は歯車の円滑な回転運動のために適当な量のバックラッシュが許容される。一方、バックラッシュを有する動力伝達装置が例えば切削加工機用インデックステーブルに適用された場合、バックラッシュの存在がインデックステーブルの停止時の位置決め精度の低下を招く。この位置決め精度の低下は、振動等の外力が装置に作用したときバックラッシュ分だけ歯車が回転することにより引き起こされるものである。

動力伝達装置のバックラッシュを除去する歯車機構が引用文献１に提案されている。引用文献１に記載された遊星歯車式の減速機は、一対の太陽歯車及び一対の遊星歯車及び一つの内歯車を有しており、一対の太陽歯車は同軸に隣接して配置された一対のはすば歯車から構成され、前記一対のはすば歯車は互いに離間されるように付勢され且つ小さなねじれ角度を有するように配設されることにより、太陽歯車〜遊星歯車〜内歯車の各歯車間のバックラッシュが除去される。ただし、この減速機では、２系統の歯車列のうち一方の系統しか動力の伝達に寄与しないので、体格に比して伝達可能トルクが小さいこと、及び動力の伝達に寄与しない系統の歯車列の歯面が常に押されていることから摩擦ロスが大きいことが考えられる。

特開平５−７１５９３号公報

本発明は、前述した従来技術の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、停止時にバックラッシュが除去される動力伝達装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、駆動側のやまば歯車（１４）と、やまば歯車（１４）に噛み合う従動側の第１はすば歯車（２１）と、第１はすば歯車（２１）と歯のねじれ方向が異なる従動側の第２はすば歯車（２２）であって、第１はすば歯車（２１）と一体に回転してやまば歯車（１４）に噛み合うと共に、軸方向に移動可能に支持される第２はすば歯車（２２）と、第２はすば歯車（２２）を軸方向に移動させる直線駆動手段（１９）と、を具備し、やまば歯車（１４）と第１及び第２はすば歯車（２１，２２）との間に所定のバックラッシュを含んで回転作動する動力伝達装置であって、回転作動時には、第２はすば歯車（２２）と第１はすば歯車（２１）との間に軸方向の間隙（Ｃ１）が形成されて、やまば歯車（１４）の第１歯列（１５）の歯（１５ａ）及び第２歯列（１６）の歯（１６ａ）を介して第１はすば歯車（２１）及び第２はすば歯車（２２）にそれぞれ回転力が伝達され、停止時には、第２はすば歯車（２２）を直線駆動手段（１９）によって軸方向に移動させることにより、間隙（Ｃ１）が縮小されて、第１はすば歯車（２１）の歯（２１ａ）及び第２はすば歯車（２２）の歯（２２ａ）が楔のようにやまば歯車（１４）の前記各歯（１５ａ、１６ａ）にそれぞれ当接してバックラッシュをゼロにすることを特徴とする動力伝達装置を採用することができる。

この動力伝達装置によると、停止時に、第２はすば歯車（２２）が第１はすば歯車（２１）との間の軸方向の間隙を所定の値まで縮小すると、第１及び第２はすば歯車（２１，２２）は、それらの一組の歯が楔のように互いに反対側の歯面でやまば歯車（１４）の歯に当接するので、回転の両方向においてやまば歯車（１４）に固定されることとなる。従ってバックラッシュが除去される。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施例による動力伝達装置を図１〜５を参照して説明する。図１は、本発明の実施例による動力伝達装置１とそれが連結されたインデックスユニット２とインデックスユニット２に配置されたワークＷを穴あけ加工するドリル加工機３を示す図であり、動力伝達装置１とインデックスユニット２の一部が断面で示される。インデックスユニット２は、フレーム４と、ワークＷを搭載するインデックステーブル５と、軸受６で支持された回転軸７を具備しており、回転軸７の下端部が動力伝達装置１の出力軸１１に連結されている。また、回転軸７及びインデックステーブル５は本実施例では回転軸線Ａｚ周りに９０度ずつ回転して高精度に位置決めされるものである。

本発明の実施例による動力伝達装置１は、その断面図である図２に示されるように、ケーシング１２と、互いに平行な入力軸線Ａｉ及び出力軸線Ａｏとを有していて、前記出力軸線Ａｏは図１の回転軸線Ａｚに一致する。モータ１３とやまば歯車１４とが入力軸線Ａｉに同軸に配設されている。モータ１３はブレーキ機構（不図示）を備えるタイプのものであり、その本体１３ａから突出する駆動軸１３ｂを具備し、本体１３ａがケーシング１２に固定されている。やまば歯車１４は、図の下側の第１歯列１５と、この第１歯列１５と歯のねじれ方向が反対の上側の第２歯列１６とを具備しており、モータ１３の駆動軸１３ｂにキー１７及びナット１８により固定されている。

本実施例による動力伝達装置１においては、さらに第１はすば歯車２１及び第２はすば歯車２２と、出力軸１１と、油圧により作動するシリンダ１９とが出力軸線Ａｏに同軸に配設されている。第１及び第２はすば歯車２１，２２はキー２０により出力軸１１に連結され、シリンダ１９はケーシング１２に固定されている。シリンダ１９は、そのピストンロッド２３の先端にねじ軸部２３ａを有しており、またピストンロッド２３の基端部（不図示）は回転継手（不図示）を介してシリンダ１９のピストン（不図示）に連結されている。

出力軸１１は、図２の下端側から出力端部１１ａと、ねじ軸部１１ｂと、被支持軸部１１ｃと、大径の鍔状部１１ｄと、第１及び第２はすば歯車２１，２２が連結される歯車結合部１１ｅと、先端軸部１１ｆとを具備している。出力軸１１は、ねじ軸部１１ｂに螺着されるナット２４とケーシング１２に固定されたアンギュラ形玉軸受２５によって前記被支持軸部１１ｃにおいて回転可能に支持されると共に、先端軸部１１ｆにおいて第２はすば歯車２２の後述する軸受け穴によって回転可能に支持されている。なお、出力軸１１はケーシング１２に対して軸方向に移動不能にされている。

第１はすば歯車２１は、その全体形状が円盤状に形成され、やまば歯車１４の図２の下側の第１歯列１５と噛み合い、出力軸１１とはキー２０を介して回転方向に固定されると共に軸方向にも固定されている。

第２はすば歯車２２は、やまば歯車１４の上側の第２歯列１６と噛み合っており、従って第１はすば歯車２１の歯２１ａのねじれ方向とは反対向きの歯２２ａを有している。また、第２はすば歯車２２は、歯２２ａが形成された円盤部２２ｂと該円盤部２２ｂから軸方向に延びる大径ボス部２２ｃを有していおり、この大径ボス部２２ｃから比較的に小径の小径ボス部２２ｄがさらに突出しており、前記小径ボス部２２ｄはケーシング１２に固定されたすべり軸受２６により回転可能及び軸方向移動可能に支持されると共に、シリンダ１９のピストンロッド２３のねじ軸部２３ａと螺着により結合される。第２はすば歯車２２の大径ボス部２２ｃの内部にはすべり軸受穴２２ｅが形成されており、前述したようにこのすべり軸受穴２２ｅで出力軸１１の先端軸部１１ｆを回転可能及び軸方向相対移動可能に支持している。このように構成されているので、第２はすば歯車２２はシリンダ１９から軸方向の力を受けたとき、ケーシング１２との間のすべり軸受２６及び出力軸１１の先端軸部１１ｆ及びキー２０に案内されて、ケーシング１２及び出力軸１１及び出力軸１１に固定された第１はすば歯車２１に対して軸方向に移動する。ただし、第２はすば歯車２２は、第１はすば歯車２１と共にキー２０を使って出力軸１１に連結されているので、第１はすば歯車２１と一体に回転する。また、第２はすば歯車２２が回転するときシリンダ１９のピストンロッド２３は第２はすば歯車２２と共に回転するが、前述の回転継手（不図示）が設けられているためシリンダ内のピストン（不図示）に回転力は伝達されない。

本発明の動力伝達装置１は、装置回転時と停止時とでは、第１はすば歯車２１と第２はすば歯車２２との間の軸方向の間隙が変化するように構成されている。図２は、動力伝達装置１が回転しているときの配置を示しており、その場合前記間隙はＣ１に設定され、前記間隙Ｃ１に対応した所定のバックラッシュが生じている。図３は、動力伝達装置１が停止しているときの配置を示しており、その場合前記間隙はＣ１からＣ２に縮小されてバックラッシュがゼロにされる。間隙Ｃ１及びＣ２は、軸方向に固定された第１はすば歯車２１に対して、第２はすば歯車２２をシリンダ１９のピストンロッド２３によって軸方向に移動させることによって得られる。

図４及び５は、本発明の実施例による動力伝達装置１の第１はすば歯車２１と第２はすば歯車２２との間の軸方向の間隙Ｃ１及びＣ２と、各歯車の噛合いの状態を模式的に示す歯列の拡大図であり、この図４及び５を参照して間隙Ｃ１及びＣ２とバックラッシュとの関係を以下に説明する。

図４はバックラッシュを設けるために間隙がＣ１に設定された場合を示しており、やまば歯車１４が図の矢印Ｘの方向に回転すると、やまば歯車１４の第１歯列１５及び第２歯列１６の各々の歯１５ａ及び１６ａは、回転方向に対する先行側で第１及び第２はすば歯車２１，２２の各歯２１ａ，２２ａにそれぞれ接して力Ｐを伝達し、回転方向に対する後背側にバックラッシュとなる隙間Ｃ３が生じる。

これに対して図５は、停止したとき、バックラッシュをゼロにするために間隙がＣ１からＣ２に縮小された状態を示している。本動力伝達装置１では、第２はすば歯車２２が図の下方に移動されて間隙がＣ２に設定されたとき、シリンダ１９から第２はすば歯車２２に作用する軸方向の力Ｐｚは、第２はすば歯車２２の歯２２ａの図の右側の歯面から作用する力Ｐ２と、第１はすば歯車２１の歯２１ａの左側の歯面から作用する力Ｐ１としてやまば歯車１４の歯１６ａ及び１５ａにそれぞれ作用する。このように、互いに回転固定された第１及び第２はすば歯車２１，２２の一対の歯２１ａ及び２２ａが楔のようにやまば歯車１４の各歯１５ａ、１６ａに当接して逆向きの力Ｐ１及びＰ２を及ぼすので、第１及び第２はすば歯車２１，２２は、やまば歯車１４に対して回転の両方向において固定され、従ってバックラッシュはゼロにされる。このように歯車間にバックラッシュがないことと、モータ１３がブレーキ付きのものであるため、動力伝達装置が振動等の外力を受けたとしてもインデックステーブル５に角度位置のずれが生じることはない。

また、停止時においてバックラッシュが除去されるためには、第１及び第２はすば歯車２１，２２のとやまば歯車１４の反対方向の歯面が接しさえすればよいので、前記力Ｐｚ、Ｐ１、及びＰ２はほとんどゼロであってもよい。

本願発明の実施例による動力伝達装置と、それが連結されたインデックスユニット等を示す部分断面図である。前記動力伝達装置の回転作動時の縦断面図である。前記動力伝達装置の停止時の縦断面図である。前記動力伝達装置の回転作動時の歯車の噛合いを模式的に示す図である。前記動力伝達装置の停止時の歯車の噛合いを模式的に示す図である。

符号の説明

１１出力軸
１３モータ
１４やまば歯車
１５第１歯列
１６第２歯列
１９シリンダ
２０キー
２１第１はすば歯車
２２第２はすば歯車
Ｃ１間隙

Claims

駆動側のやまば歯車（１４）と、
前記やまば歯車（１４）に噛み合う従動側の第１はすば歯車（２１）と、
前記第１はすば歯車（２１）と歯のねじれ方向が異なる従動側の第２はすば歯車（２２）であって、前記第１はすば歯車（２１）と一体に回転して前記やまば歯車（１４）に噛み合うと共に、軸方向に移動可能に支持される第２はすば歯車（２２）と、
前記第２はすば歯車（２２）を軸方向に移動させる直線駆動手段（１９）と、を具備し、
前記やまば歯車（１４）と前記第１及び第２はすば歯車（２１，２２）との間に所定のバックラッシュを含んで回転作動する動力伝達装置であって、
回転作動時には、前記第２はすば歯車（２２）と前記第１はすば歯車（２１）との間に軸方向の間隙（Ｃ１）が形成されて、前記やまば歯車（１４）の第１歯列（１５）の歯（１５ａ）及び第２歯列（１６）の歯（１６ａ）を介して前記第１はすば歯車（２１）及び前記第２はすば歯車（２２）にそれぞれ回転力が伝達され、停止時には、前記第２はすば歯車（２２）を前記直線駆動手段（１９）によって軸方向に移動させることにより、前記間隙（Ｃ１）が縮小されて、前記第１はすば歯車（２１）の歯（２１ａ）及び前記第２はすば歯車（２２）の歯（２２ａ）が楔のように前記やまば歯車（１４）の前記各歯（１５ａ、１６ａ）にそれぞれ当接して前記バックラッシュをゼロにすることを特徴とする動力伝達装置。