JP7182152B2 - 駆動装置の組み立て方法 - Google Patents

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Description

本発明は、歯車用の軸支部を内装したハウジングに歯車を収容して組み立てる駆動装置の組み立て方法に関する。
従来には、歯車どうしを正しく噛み合わせる方法が種々提案されている(たとえば、特許文献1、2参照)。引用文献1のものは、歯車をそれぞれ移動体に支持させて、エアーの吸引力またはマグネットの吸着力で歯車列どうしを近づけて噛み合わせるようにしてある。また、引用文献2には自動歯車組立装置を用いた方法が記載されている。
特開平1-288650号公報 特開昭62-130139号公報
しかしながら、引用文献1、2のいずれのものも、大がかりな機械を用いる方法であるため、コストが嵩む。また、特許文献1のものは横方向に離れた歯車どうしを近づけながら噛み合わせるものであるため、横方向に広い空間が必要とされ、ハウジング内の複数の場所に歯車を収容、取り付けする駆動装置の組み立て方法には採用し難い。
本発明は、このような問題を考慮して提案されたもので、その目的は、歯車をハウジング内に簡易なやり方で正しく取り付けることのできる駆動装置の組み立て方法、および、歯車をハウジング内に簡易なやり方で正しく取り付けることのできる駆動装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の駆動装置の組み立て方法は、上方を開放したハウジング内に設けた軸支部に歯車を取り付けて組み立てる駆動装置の組み立て方法であって、ハウジングには、第1の歯車が取り付けられた駆動軸を有したモータが駆動可能に内装されており、モータの動力で第1の歯車を回転させながら、後段歯車を軸支部に上方より装着させて、後段歯車の歯車列を、モータにより回転力が伝達されている前段歯車の歯車列に接触させ、前段歯車の回転によって後段歯車の歯車列の位置と前段歯車の歯車列の位置とが噛み合う位置になったときに、後段歯車を重力により降下させて歯車列どうしを噛み合わせることを特徴とする。
また、本発明の他の駆動装置の組み立て方法は、上方を開放したハウジング内に設けた軸支部に歯車を取り付けて組み立てる駆動装置の組み立て方法であって、ハウジングには、第1の歯車が取り付けられた駆動軸を有したモータが駆動可能に内装されており、後段歯車を前記軸支部に上方より装着し、後段歯車の歯車列を前段歯車の歯車列の上面に接触させた後、モータの動力で第1の歯車を回転させて、モータの回転力を前段歯車に伝達し、前段歯車の回転によって後段歯車の歯車列の位置と前段歯車の歯車列の位置とが噛み合う位置になったときに、後段歯車を重力により降下させて歯車列どうしを噛み合わせることを特徴とする。
本発明の上記2つの、駆動装置の組み立て方法は上述した手順となっているため、駆動装置に組み込むべき歯車をハウジング内に、簡易なやり方で正しく取り付けることができる。
本発明の一実施形態に係る駆動装置の組み立て方法で組み立てられた駆動装置の説明図である。(a)は概略平面図、(b)は概略縦断面図である。 同駆動装置の組み立て方法の説明図(1/3)である。(a)は概略平面図、(b)は概略縦断面図である。 同組み立て方法の説明図(2/3)である。(a)は概略平面図、(b)は概略縦断面図である。 同駆動装置の組み立て方法の説明図(3/3)である。(a)は概略平面図、(b)は概略縦断面図である。 歯車の他の装着例の説明図である。(a)は歯車の概略平面図、(b)は同歯車用の軸体の概略平面図、(c)は同歯車の装着手順例を示すハウジング内の一部を省略した概略縦断面図である。 本発明の他の実施形態に係る駆動装置の組み立て方法の概略説明図(側面図)である。
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。まず、以下に説明する2つの実施形態に係る、駆動装置の組み立て方法(以下、たんに組み立て方法と言う)で組み立てられた駆動装置1について、図1を参照しながら説明する。
この駆動装置1は、図1(a)(b)に示すように、モータ10と、そのモータ10の動力により回転する複数の歯車とをハウジング3内に配してなる。モータ10は駆動軸11を有し、駆動軸11にはウォームギア(第1の歯車12)が設けてある。他の歯車として、第1の歯車12の回転により回転力が順次伝達される第2、第3、第4の歯車20、30、40がハウジング3に内装してある。第4の歯車40が、この駆動装置1の出力歯車とされる。
また、ハウジング3には、モータ10の回転数を可変にする回転制御部10aが配設されている。この回転制御部10aは、ハウジング3の内外のいずれに配設されていてもよく、モータ10に接続されていればよい。
このハウジング3は上方が開放されており、上方よりモータ10や歯車を取り付けできるようにされている。なお、駆動装置1としては、上蓋(不図示)を有したものとしてもよい。
第2、第3、第4の歯車20、30、40はいずれも平歯車とされる。第2、第3の歯車20、30は伝達歯車とされ、第4の歯車40は出力歯車とされる。つまり、第2、第3の歯車20、30はすくなくとも歯車が回転して後方の歯車に回転力を伝達できればよく、一方、第4の歯車40は出力歯車であるから、軸と一体となって回転するものとされる。なお、第2の歯車20は、ウォームギア12に噛み合わせをしやすくした、はすば構造のウォームホイールとされる。また、第3の歯車30は、2つの径の異なる2枚の歯車を同軸に有してなる2段歯車とされる。
本実施形態では、第2、第3の歯車20、30については、歯車の高さを位置決めするために上端位置を定めた、ハウジング3の底部に形成された円筒状の軸受台27、38に軸体26、37を装着して、歯車を回転させるための軸支部25、36を構成している。また、第4の歯車40については、歯車本体41が軸体44を含んで一体化されている。その歯車の軸体44が装着される軸受台45が歯車を軸支するための軸支部を構成する。よって、第4の歯車40は軸体44が軸受台45に回転自在に装着されている。また、本図例では、第4の歯車40は歯車本体41が軸体44に固定されているため、軸受台(軸支部)45で歯車本体41の高さ位置を定める必要はなく、図例のように軸受台45の上端は歯車よりも低い位置でもよい。
第4の歯車40は、軸体44が取り外し不可に一体化されたものでもよいし、図例のように軸孔43のキー溝43aにキー46を嵌合させて軸体44と一体化したものでもよい。また、図5において後述するようにD孔・Dカット結合により一体化したものでもよい。
第2の歯車20と、第3の歯車30の大径歯車31とは噛み合って同高さ位置に配され、第4の歯車40は大径歯車31上側に配された小径歯車33に噛み合って配されている。
各歯車の歯車列21、32、34、42は樹脂で形成されているが、これには限定されず金属のものでもよい。また、第2、第3の歯車20、30には軸孔22、35にはキー溝22a、35aが形成されているが、形成されていなくてもよい。
ついで、上記駆動装置1の2種の組み立て方法について、図2~図4を参照しながら説明する。
これらの2種の組み立て方法はいずれも、上方を開放したハウジング3内に設けた軸支部25、36、45に第2の歯車20と、第3の歯車30と、第4の歯車40をそれぞれ順番に取り付けて組み立てる方法である。これらの組み立て方法を実施するにあたり、ハウジング3には第1の歯車12が取り付けられた駆動軸11を有した、回転制御部10aにより制御されるモータ10が駆動可能に内装してある。
1つめの組み立て方法(第1の方法)はつぎの手順とされる。
まず、モータ10の動力で第1の歯車12を通常運転の場合の回転数より低速で回転させる。
つぎに、モータ10を回転させながら、後段歯車を軸支部25、36、45に上方より装着して接触させる。
そして、上方から見て後段歯車の歯車列21、32、42の位置と、モータ10により回転力が伝達されている前段歯車の歯車列13、21、34の位置とが噛み合う位置になったときに、後段歯車は重力により降下する。その結果、前段歯車の歯車列13、21、34と、後段歯車の歯車列21、32、42とを噛み合わせることができる。
また、組み立て方法としては、モータ10による第1の歯車12の回転を、後段歯車の歯車列21、32、42と、前段歯車の歯車列13、21、34との接触よりも後にしてもよい。ようするに、この組み立て方法(第2の方法)はつぎの手順とされる。
まず、後段歯車を軸支部25、36、45に上方より装着し、後段歯車の歯車列21、32、42を前段歯車の歯車列13、21、34の上面に接触させる。
つぎに、モータ10の動力で第1の歯車12を通常運転の場合の回転数より低速で回転させる。
そして、モータ10の回転力を前段歯車に伝達して歯車列どうしを同様に噛み合わせる。
なお、この組み立て方法を実施するにあたっても、ハウジング3には第1の歯車12が取り付けられた駆動軸11を有したモータ10が駆動可能に内装してあるものとする。
ここで、前段歯車と後段歯車との関係は、たとえば、モータ10により回転した状態にある第2の歯車20と、この第2の歯車20の直下流側に配する第3の歯車30との関係とされる。つまり、これらの組み立て方法は、上流の歯車へ、その直下流の歯車を噛み合わせる手順を順次実施してなる方法である。
なお、この組み立て方法を実行するにあたり、モータ10(第1の歯車12)の回転速度は本駆動装置1を運転する場合の回転速度よりも小とすることが望ましい。たとえば、定格で14Vを印加して出力歯車(第4の歯車40)が20rpmの出力となるものであれば、それよりも十分に低速で回転させるようにすればよく、たとえば2~5Vを印加して回転させるようにすればよい。
この場合、前段歯車の歯車列13、21、34と後段歯車の歯車列21、32、42が、双方が平歯車であれば1秒間に3~10枚程度、一方がはすば構造の歯車であれば1秒間に20~30枚程度噛み合うような速度で回転させることが好ましい。もちろん、駆動装置1の通常運転の回転数が十分に小さい値であれば、その通常運転の回転速度でモータ10を回転させればよい。このような回転数の変動制御は回転制御部10aによりなされればよい。
本実施形態の駆動装置1は、回転制御部10aにより、前段歯車の径に応じて回転数を変動させるようにしてある。ようするに、駆動装置1は、第1の歯車12を含む複数の歯車と、第1の歯車12が取り付けられた駆動軸11を有したモータ10と、回転数を可変にしてモータ10を制御する回転制御部10aとを備えている。この回転制御部10aは、軸支部25、36、45に上方より装着した後段歯車を、前段歯車に対して歯車列どうしを接触させて噛み合わせる際に、前段歯車の径に応じた回転数でモータ10を制御して前段歯車に回転力を伝達させるようにしている。
具体的には、本実施形態の例のような径関係であれば、歯数が徐々に多くなっているから、噛み合いやすさを考慮して、第2の歯車20を装着する際は単位時間当たりの回転数(rpm)を最も大きく設定し、第3、第4の歯車30、40の順で小さくすればよい。
以下、本組み立て方法について、より具体的に説明する。組み立て方法の実施においては、ハウジング3内に、第2~第4の歯車20、30、40のそれぞれに対応した軸支部25、36、45およびモータ10は所定の位置に設置されている。以下では、第1の方法に沿って説明する。
まず、モータ10の動力で第1の歯車12を回転させる。ついで図2に示すように、第2の歯車20を上方より軸支部25に挿通し、回転する第1の歯車12の歯先の上に第2の歯車20の歯先が重なるように装着する。第2の歯車20の軸支部25(軸体26)への挿通は、図2(b)に示すように、移動装置(不図示)で第2の歯車20を軸支部25の真上まで移動して行えばよい。第3、第4の歯車30、40についても同様である。
第2の歯車20を軸支部25に挿通後、第2の歯車20は重力により降下していき、噛み合い位置よりも少し上の図2(b)の2点鎖線で示す位置で、図2(c)の左図に示すように第1の歯車12の歯車列13にいったん引っ掛かる。しかし第1の歯車12が低速で回転しているため、図2(c)の右図のように第1の歯車12と第2の歯車20の位置とが噛み合う位置になったときに、第2の歯車20は重力により降下する。そして第2の歯車20の歯車列21の下端部と、第1の歯車12の歯車列13の上端部は噛み合う。その後回転を継続すると、さらに重力により降下して第2の歯車20は軸受台27で定めた所定の位置まで降下する。
第2の歯車20の歯車列21を第1の歯車12の歯車列13に噛み合わせる際に、図2(b)に示すように、エアー装置50を用いて上方より第2の歯車20を加圧すればよい。そうすることで、樹脂歯車のような軽い歯車であっても歯車列21、13どうしが噛み合ったときに、第2の歯車20が所定の位置まで降下しやすくなり生産性を高めることができる。
つぎに、第3の歯車30の取付手順について説明する。
まず、モータ10の動力で第1の歯車12を回転させて、第2の歯車20に回転力を伝える。ついで図3に示すように、第3の歯車30を上方より軸支部36に挿通し、回転する第2の歯車20に歯車列32、21どうしが噛み合うように装着する。
第3の歯車30を軸支部36に挿通後、第3の歯車30は重力により降下していき、図3(b)の2点鎖線で示す位置でいったん止まる。このとき、図3(c)の左図に示すように、第3の歯車30(の大径歯車31)は第2の歯車20の上で歯車列32、21どうしが重なった状態にある。しかし第2の歯車20が低速で回転しているため、第2の歯車20の歯車列21の位置がずれると、図3(c)の右図のように第2の歯車20と第3の歯車30の位置とが噛み合う位置になったときに、第3の歯車30は重力により降下する。そして第3の歯車30の歯車列32の下端部と、第2の歯車20の歯車列21の上端部は噛み合う。その後回転を継続すると、さらに重力により降下して第3の歯車30は軸受台38で定めた所定の位置まで降下する。
第3の歯車30の大径歯車31の歯車列32を第2の歯車20の歯車列21に噛み合わせる際に、図3(b)に示すように、エアー装置50を用いて上方より第3の歯車30を加圧すれば、歯車列32、21どうしをスムーズに噛み合わせさせることができる。
つぎに、第4の歯車40の取付手順について説明する。
まず、モータ10の動力で第1の歯車12を回転させて、第2の歯車20、第3の歯車30に回転力を伝える。ついで図4に示すように、軸体44付きの第4の歯車40を上方より軸支部(軸受台)45に挿通し、回転する第3の歯車30の小径歯車33に歯車列42、34どうしが噛み合うように装着する。
第4の歯車40を軸支部45に挿通後、第4の歯車40は重力により降下していき、歯車本体41は図4(b)の2点鎖線で示す位置でいったん止まる。このとき、第4の歯車40の歯車本体41は第3の歯車30の小径歯車33の上で歯車列42、34どうしが重なった状態にある。しかし第3の歯車30が回転しているため、第3の歯車30の歯車列34の位置がずれると、第3の歯車30と第4の歯車40の位置とが噛み合う位置になったときに、第4の歯車40は重力により降下する。そして第4の歯車40の歯車列42の下端部と、第3の歯車30の歯車列34の上端部は噛み合う。その後回転を継続すると、さらに重力により降下して第4の歯車40は軸支部45で定めた所定の位置まで降下する。
第4の歯車40の歯車列42を第3の歯車30の小径歯車33の歯車列34に噛み合わせる際に、図4(b)に示すように、エアー装置50を用いて上方より第4の歯車40を加圧すればよい。そうすることで、歯車列42、34どうしをスムーズに正しい位置で噛み合わせることができる。
以上のように、本組み立て方法によれば、前段歯車を低速で回転させているため、駆動装置1に組み込む歯車をハウジング3内に簡易に正しく取り付けることができる。特に、本実施形態のものは歯車列21、32、34、42が樹脂製で形成されているため、金属よりも柔らかく弾性変形しやすいものであり、変形しながらの噛み合わせがしやすく、本組み立て方法に向いている。
特に、回転制御部10aにて、装着する歯車の前段側の歯車の径に応じて回転数を可変にしてモータ10を制御しているため、後段歯車を前段歯車の径に応じた適切な単位時間当たりの回転数で装着することができる。
また、第2~第4の歯車20、30、40の取り付けに、第2の方法を用いてもよい。この第2の方法は、上述したように、モータによる第1の歯車の回転を、後段歯車の歯車列21、32、42の、前段歯車の歯車列13、21、34歯車列の上面への接触よりも後にする点で第1の方法と異なる。なお第1、第2の方法は、第2~第4の歯車20、30、40の取り付けについて個別に採用することができる。
以上には噛み合わせ装着する後段歯車として平歯車を例示したが、上方より軸支部25、36、45に挿通して装着できる歯車であればよく、たとえば、はすば歯車や、やまば歯車、内歯車などであってもよい。
また、本組み立て方法としては、第2、第3の歯車20、30についても、第4の歯車40と同様、軸体26、37を一体に備えたものを用いてもよい。つまり、第2、第3の歯車20、30についても、歯車が軸体26、37とともに回転する構造のものであってもよい。
さらに、上記実施形態の第4の歯車40のように、歯車本体41と軸体44を一体化する場合、その手段としては、図5に示すように、D孔・Dカット結合構造を採用してもよい。なお、図5では、出力歯車として上記実施形態における第4の歯車40を例示する。
図5(a)に示すように、歯車本体41には軸孔43としてD孔が開設されている。また、図5(b)(c)に示すように、軸体44の上部にはDカット面44aが形成されている。歯車本体41は軸体44に対し上方より装着して、2点鎖線の位置に配されるようにすれば、歯車本体41は所定の高さ位置で軸体44とともに回転自在に一体化される。
この構造を図1の出力歯車(第4の歯車40)として採用すれば、上記第2、第3の歯車20、30と同様、図5(c)に示すように、あらかじめ軸体44を軸受台45に装着させておき、その後、歯車本体41だけを既設の軸体44に挿通させることができる。つまり、第2、第3、第4の歯車20、30、40のいずれについても、同じ手順を実施することができ、組み立て効率を向上させることができ、組み立て方法の自動化も容易に実現することもできる。
ついで、本発明の他の実施形態に係る組み立て方法について、図6をもとに説明する。
この駆動装置1Aは、第1の歯車60と、第2の歯車70と、低位置歯車80とを備えてなる。なお図6では、ハウジング3、モータ10および回転制御部10aについては図示を省略してある。この駆動装置1Aにおける組み立て方法は、図6の例に示すように、第1の歯車60を前段歯車とし、第2の歯車70を後段歯車として、第2の歯車70を第1の歯車60に噛み合わせることを対象とした方法である。
第1の歯車60は、モータ10に接続されたウォームギアに噛み合うウォームホイールを有してなり、第2の歯車70は、第1の歯車60の小径歯車61に噛み合う大径歯車71と、その下側に配された小径歯車72とを有してなる。低位置歯車80は、第2の歯車70の小径歯車72に噛み合う大径歯車81と、その上側に配された小径歯車82とを有し、この大径歯車81は第2の歯車70の大径歯車71より低位置に配されてなる。図6中、73は第2の歯車の軸支部、83は低位置歯車80の軸支部である。なお、図6では、各歯車の歯車列の図示は省略した。
この駆動装置についても、第2の歯車70を第1の歯車60に噛み合わせる場合のモータ10の駆動手順としては、図1の実施形態で説明した第1の方法または第2の方法が適用され得る。
いずれの組み立て方法においても、後段歯車70よりもさらに後段の低位置歯車80が、対応した軸支部83に、後段歯車70を装着する前にあらかじめ装着されていることが前提とされる(図6の左図参照)。第2の歯車70と低位置歯車80が図例のような2段歯車の場合、低位置歯車80の大径歯車81が第2の歯車70の大径歯車71よりも低いい位置とされる。
図6に示した方法では、前段歯車60の上端高さと低位置歯車80の大径歯車81の上端高さや、第2の歯車70の大径歯車71と小径歯車72の厚み等を調整したうえで、第1の方法または第2の方法を実施すればよい。すなわち、図6に示した方法は、上記の調整を前提として、後段歯車70が、モータ10により回転力が伝達された前段歯車60に噛み合った後に、低位置歯車80と噛み合う手順とされている(図6の中央図および右図参照)。
このように、前段歯車の大径歯車より低い位置に後段歯車(低位置歯車80)の大径歯車を有した駆動装置1Aであっても、その低位置歯車80をあらかじめ装着しておけば第1の方法または第2の方法を用いることができる。そうすることで、その前段の歯車(上記において後段歯車70)を前段歯車60に噛み合わせた後に、後段歯車70を低位置歯車80に噛み合わせることができる。
換言すれば、後段歯車70(大径歯車71)と前段歯車60(小径歯車61)との噛み合い位置が、後段歯車70(小径歯車72)と低位置歯車80との噛み合い位置との関係よりも高いものが本図例に示した方法に適している。
1 駆動装置
3 ハウジング
10 モータ
10a 回転制御部
11 駆動軸
12 第1の歯車(ウォームギア)
13 歯車列
20 第2の歯車(ウォームホイール)
21 歯車列
25 軸支部
30 第3の歯車
31 大径歯車
32 歯車列
33 小径歯車
34 歯車列
36 軸支部
40 第4の歯車
41 歯車本体
42 歯車列
45 軸支部(軸受台)
50 エアー装置
60 第1の歯車(前段歯車)
61 ウォームギア
70 第2の歯車(後段歯車)
71 大径歯車
72 小径歯車
73 軸支部
80 低位置歯車
81 大径歯車
82 小径歯車
83 軸支部

Claims (7)

  1. 上方を開放したハウジング内に設けた軸支部に歯車を取り付けて組み立てる駆動装置の組み立て方法であって、
    前記ハウジングには、第1の歯車が取り付けられた駆動軸を有したモータが駆動可能に内装されており、
    前記モータの動力で前記第1の歯車を回転させながら、後段歯車を前記軸支部に上方より装着して、該後段歯車の歯車列を、前記モータにより回転力が伝達されている前段歯車の歯車列に接触させ、前記前段歯車の回転によって前記後段歯車の歯車列の位置と前記前段歯車の歯車列の位置とが噛み合う位置になったときに、前記後段歯車を重力により降下させて歯車列どうしを噛み合わせることを特徴とする、駆動装置の組み立て方法。
  2. 上方を開放したハウジング内に設けた軸支部に歯車を取り付けて組み立てる駆動装置の組み立て方法であって、
    前記ハウジングには、第1の歯車が取り付けられた駆動軸を有したモータが駆動可能に内装されており、
    後段歯車を前記軸支部に上方より装着し、該後段歯車の歯車列を前段歯車の歯車列の上面に接触させた後、前記モータの動力で前記第1の歯車を回転させて、前記モータの回転力を前記前段歯車に伝達し、前記前段歯車の回転によって前記後段歯車の歯車列の位置と前記前段歯車の歯車列の位置とが噛み合う位置になったときに、前記後段歯車を重力により降下させて歯車列どうしを噛み合わせることを特徴とする、駆動装置の組み立て方法。
  3. 請求項1または2において、
    前記後段歯車を前記前段歯車の歯車列に接触させる際にエアーで加圧することを特徴とする、駆動装置の組み立て方法。
  4. 請求項1~3のいずれか1項において、
    前記歯車列が樹脂で形成されていることを特徴とする、駆動装置の組み立て方法。
  5. 請求項1~4のいずれか1項において、
    前記第1の歯車の回転速度が、駆動装置を運転する場合の回転速度よりも小とされることを特徴とする、駆動装置の組み立て方法。
  6. 請求項1~5のいずれか1項において、
    前記前段歯車の径に応じて前記モータの回転速度を可変にしている、駆動装置の組み立て方法。
  7. 請求項1~6のいずれか1項において、
    前記後段歯車よりもさらに後段の低位置歯車が、対応した軸支部に、前記後段歯車を装着する前にあらかじめ装着されており、
    前記後段歯車は、前記前段歯車に噛み合った後に、前記低位置歯車と噛み合うことを特徴とする、駆動装置の組み立て方法。
JP2018159470A 2017-09-27 2018-08-28 駆動装置の組み立て方法 Active JP7182152B2 (ja)

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