JPH01275960A - バックラッシを除去した歯車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、位置決め精度が特に高度に要求される精密
機械、例えばマニプレータやロボット等の精密機械にお
いて位置決め駆動系などに使用されるバックラッシを除
去した歯車装置に関する。

従来の技術 現在、用途に応じて様々な構造、形式の歯車装置が開発
され使用されているが、歯車の噛み合いに関しては、歯
形の製作公差、運転中の変形、熱膨脹、油膜の確保など
の理由で、歯面相互間の遊びの隙間、即ちバックラッシ
Ｓが必ず設けられている（例えば第４図参照）。しかし
、マニプレータやロボットのように高度な位置決め精度
が要求される精密機械の位置決め駆動系では、萌記バッ
クラッシが位置決め精度を狂わす有害要因となっており
、バックラッシの弊害のない歯車装置の開発が要望され
ている。

従来、歯車装置のバックラッシ除去機構としては、同一
の歯車を２枚並列に重ね合せて使用する、所謂シザース
ギャが公知に屈する。

例えば特開昭６０−９５２７２号公報に記載されたバッ
クラッシ除去機構は、１個の歯車に対し２個の同一の歯
車を並列に重ね合せた状７ｇで共通に噛み合せると共に
、並列に重ね合せた２個の歯車相互間には各々のハブの
部分に取付けたウレタンゴムと押しねじの機構により回
転方向が正反対のトルクを与えて２個の歯車の歯にバッ
クラッシ相島分のずれを生じさせ、実質バックラッシを
除去したと同様な噛み合い運動を実現する構成とされて
いる。

また、特開昭６１−７４９６８号公報に記載されたバッ
クラッシ除去機構は、やはり１個の歯車に対し２個の同
一の歯車を並列に重ね合せた状態で共通に１１＃み合せ
ると共に、並列に重ね合せた２個の歯ｉ１ｊ相互ｕｌＩ
には各々のハブの部分に軸方向に貫通する孔を各々の歯
形に対する相対位ｌを少し異ならせて設け、前記貫通孔
に半円筒状のばねを挿入して２個の歯車の歯にバックラ
ッシ相当分だけ回転方向のずれを生じさせ、実質バック
ラッシを除去したと同様な噛み合い運動を実現する構成
とされている。

本発明が解決しようとする課題 上述した従来のバックラッシ除去機構は、−組の歯車対
として合計３個の歯車が必要である。しかも並列に重ね
合せた２個の歯車についてはかなり高度な精度及び技術
による孔あけ加工が必要である。その上、２個の並列歯
車に方向が正反対でバックラッシを解消するのに適正な
大きさの回転ずれを生じさせ、かつ適度なトルクを与え
る弾性手段をも組込まねばならないので、部品点数が多
くなるし、加工及び組立てが面倒で、結局は高価なもの
になるという問題点があった。

したがって、本発明の目的は、簡単くしかも安価に実施
できるバックラッシ除去機構を採用した歯車装置を提供
することにある。

課題を解決するための手段 上記従来技術の課題を解決するための手段として、この
発明に係るバックラッシを除去した歯車装置は、図面に
実施例を示したとおり、対をなす歯車４と５又は２０と
２１が噛み合って回転を伝達する尚型装置において、 イ）　少なくとも一方の歯車５又は２１は、その歯部５
ｂ又は２１ｂを支持する部分が可撓性を有する薄肉円筒
５ａ又は２１ａに形成したこと、 口）　対をなす歯車の軸間距離は、設計上の理想噛み合
い状態の軸ｕ■距離文に、当該対をなす歯車４と５又は
２０と２１において噛み合った歯と南を押し付けて八ッ
クラッシを解消する微小置設を加減した大きさとしたこ
と、 をそれぞれ特徴とする。

本発明はまた、内歯車５，６に内接して噛み合う遊星歯
車４ａ、４ｂを入力軸１の偏心軸３で内転させ出力軸２
に回転を伝える構成の遊星歯車装置において、 イ）　内歯車５は、その歯部５ｂを支持する部分を可撓
性を有する薄肉円筒５ａに形成したこと、 口）　遊星歯車４を支持した偏心軸３の偏心量ｅは、設
計上の理想かみ合い状態の偏心情交に。

内歯車５と遊星歯車４とにおいて＋（１み合った歯と南
を半径方向外向きに押し付けてバックラッシを解消する
微小偏心Ｒａを加えた大きさとしたこと、 をそれぞれ特徴とする。

なお、上記未発１訂の構成において、歯部５ｂ又は２１
ｂを支持する薄肉円筒５ａ又は２１ａは。

これと同様の可撓性があって、しかもねじり剛性が大き
い支持体に置き換えて構成するることは可能である。

作　　　　　用 相互に噛み合う歯車４と５又は２０と２１は、各々の軸
間距離ないし偏心量（文士徨）における数分だけ押され
、噛み合った歯と歯を押し付けてバックラッシが零の状
態で噛み合い運動を行なう。このとき前記数分により発
生する無理な押圧力（予圧）は、歯車５又は２１を支持
する薄肉円筒部５ａ又は２１ａの撓みによって無理なく
吸収され、歯部及び歯形には殆ど変形を与えず、円滑な
噛み合い運動を行なわしめる。

したがって歯車４と５又は２０と２１の噛み合い連動に
はバックラッシに起因する遊びの弊害は皆無であり、ロ
ボット等の精密機械に要求される高い位置決め精度を満
たせるのである。

実　　施　　例 次に、図示した本発明の詳細な説明する。

まずｉｆ図は、マニプレータやロボット等の位置決め駆
動系に大減速比の減速機として使用される遊星歯車装置
の一例であり、入力軸ｌと出力軸２とは同一の中心線上
で対向配置され、入力軸ｌはブラケット８にポール軸受
９で回転自在に支持されている。出力軸２は、円筒形の
ケーシング１０にポール軸受１１で回転自在に支持され
ている。

入力軸ｌの内端部に、ブラヶッ）１２．１２を介してク
ランク形状の偏心軸３が一体に設けられている。同ブラ
ケット１２にはおよそ１８０’反対側の位置にバランス
ウェイ）１３が設置され、遊星歯車の円滑な回転運動を
可能ならしめている。偏心軸３の右端部は、入力軸１と
同一の中心線をもつようにブラケット１２から突設せし
めた支軸１４を、出力軸２の内端部に設置したポール軸
受１５で回転自在に支持せしめ、もって偏心軸３は実質
両端支持の構成とされている。

偏心軸３の偏心ｍｅは、歯車の設計上の理想かみ合い状
態を実現する偏心Ｆｉｌに、内歯車５．６と遊星歯車４
ａ、４ｂとが噛み合い各々の歯と歯を゛吟径方向外向き
に押し付けてバックラッシを零にする押圧力を発生させ
る微小偏心置設を加えた大きさＣｅ＝ｌ＋ａ）に構成さ
れている。ちなみに、前記微小偏心置設は、個々の南の
歯厚のバラつきの最大値の半径方向の換算値（転位置の
係ａ）の最大イ１徨ｌと、噛み合った歯と歯に最低限度
の押圧力（予圧）を与えるための値（ａ？＞Ｏ）とを加
えた大きさ　（Ａｌ＝Ａｌｌ　＋虚？）とされている。

実際の或は歯（歯形）の精度と薄肉円筒５ａ、６ａの可
撓性とに基いて決められる。

これを具体的数値で示すと、固定の太陽内歯車５の歯数
２５が５１で、出力側の被回転内歯車６のｔｋ１数２６
が５０、遊星歯車４における入力側歯部４ａの歯数Ｚａ
が３４、出力側歯部４ｂの歯数Ｚｂを３３とし、各々の
モジュールはｌで、入力＋ｉｂ　１と出力軸２の間の減
速比Ｎは、Ｎ＝　１−（Ｚ５　　ｘｚｂ　　／Ｚａ　　
ＸＺ６）＝　１／　１００を得る仕様の遊星歯１μ装置
において、偏心軸３の偏心量ｅを構成する！ｌ値は８．
５ｍｍとした。一方、徨値に関しては、実際に対象とな
った南東４ａ。

４ｂと５，６の歯厚のバラツキを実測し、それを転位置
に置き換えてみたところ、転位置の係数として±０．Ｏ
１〜０．０２が得られたので、履１＝（ｆ　Ｏ，０１〜
０．０２）　Ｘ　２　＝　ｆ　０．２〜０．０４と設定
した。これに説２イ１として０．０２程度を見込んだ結
果、ｄ値は０．０６厘厘（要すルニ、０．０５〜０．０
６＋ｗｍ（７）　範囲であれば好適と考えられる）と決
定し、結局ｅ　＝　８．５６ｍｍの大きさとしたのであ
る。

次に、上記偏心軸３に、ポール軸受１６を介して遊星歯
「Ｆ、４が回転自在に設置されている。この遊星歯車４
は、１個の円筒体の外周面の左右両側に入力側歯部１車
）４ａと出方側歯部（歯車）４ｂとを各々独立に形成し
て成るもので、左方の入力側ｔＪｉ１部４ａは固定の太
陽内歯車５と噛み合わされている。この太陽内歯車５の
歯部５ｂは十分剛性の大きい厚肉リング構造に形成され
ている。

そして、前記ｔｌ’ｔ　？Ｂ　５　ｂは適度な可撓性を
有する薄肉円筒部５ａを介して入力軸１と同心円配置で
ブラケット８に取付は固定されている。また、遊星歯車
４における右方の出力側歯部４ｂは、出力軸２と一体に
構成した被回転内歯車６と噛み合わされている。この被
回転内歯車６の歯部６ｂも十分剛性の大きい厚肉リング
構造に形成されている。

そして、前記歯部６ｂは適度な可撓性を有する薄肉円筒
部６ａを介して出力軸２の内端部に取付は固定されてい
る。

したがって、偏心軸３により内歯車５．６と噛み合いつ
つ内転されるｉａ２星歯車４ａ、４ｂは、偏心軸３の偏
心量ｅにおける微小偏心量ｍｌ　＝　０．０［ｉｍｍの
分だけ大きく構成されているため、双方の噛み合った歯
と歯は半径方向外向きに押されて第２図に示したように
バックラッシが零の状態で噛み合い、バックラッシに起
因する位置決め精度の誤差が防止される。そして、この
とき内歯車５．６と遊星歯車４ａ、４ｂとの間に発生す
る半径方向外向きの押圧力（予圧）は、内歯車５．６の
薄肉円筒部５ａ、６ａが順次撓んで無理なく吸収される
ので、前記噛み合い運動の円滑が保全されるのである。

なお、この遊星歯車装２の場合、入力＠１の回転は、第
１には遊星歯車４の出力側ｔ！１部４ｂと被回転内歯車
６とが噛み合った連結効果により偏心軸３の回転が同一
方向に同一速度の回転として出力軸２へ伝えられ、第２
には固定の太陽内歯車５と遊星歯車４の入力側歯部４ａ
とが噛み合い運動して遊星歯車４が反対方向に回転し、
その回転が出力側歯部４ｂと被回転内歯車６の噛み合い
連動として出力４ｉｉＩ２へ伝えられる結果、前記第１
及び第２の回転が複合された総和として、出力軸２には
大減速比で同一方向の回転が伝達されるのである。　・ 第２の実施例 第３図は、外歯車装置の例であって、一対をなす歯車２
０と２１は、平行な袖２２と２３に取付けて噛み合わさ
れている。

一方（又は双方でも可）の歯車２１は、十分に剛なＪゾ
肉リング構造の歯部２１ｂの外周面に歯を形成して成り
、その歯部２１ｂは可撓性を有する薄肉円筒部２１ａに
よってディスク部２１ｃに取付けられている。ディスク
部２１ｃは軸２３に取付は固定されている。

下行な歯車軸２２と２３の軸間距離は、設計上の理想噛
み合い状態の軸間距離文から、一対の歯車２０と２１が
噛み合った歯と歯を押し付は合ってバックラッシを解消
する微小置設を差し引いた１−４）の大きさとされてい
る。

したがって、一対の歯車２０と２１は、前記微小星ｄの
分の予圧を発生して歯と歯が押し付けられバックラッシ
が零の噛み合い状態を実現する。

そして、前記予圧は、歯車２１の薄肉円筒部２１ａが順
次撓んで無理なく吸収され、噛み合い運動の円滑が保全
されるのである。

その他の実施例 上記の実施例では、薄肉円筒部５ａ又は６ａ又は２１ａ
を順次撓ませて予圧を逃げるａ成とされているが、これ
は薄肉円筒が直径方向には撓み易く、回転ねじりに対す
る剛性が大きい特性に着服したがための構成である。

したがって、薄肉円筒と同様に直径方向には撓み易く、
回転ねじりに対する剛性が大きい構造であれば、例えば
円周方向に等配し軸と平行に配置された多数の棒状体の
集合から成る支持腕、又はこうした支持腕をリング体で
円周方向に補刷した籠形構成の支持体に置き換えて実施
することは可使である。

本発明が奏する効果 以上に実施例と併せて詳述したとおりであって、この発
明に係るバックラッシを除去した歯車装置は、歯車のバ
ックラッシが零の理想状態で遊びのない円滑な［−み合
い運動を実現するので、例えばマニプレータやロボット
等の精′！ｅ機械の位置決め駆動系に減速機として使用
した場合、高度な位置決め粘度の要求が十分に満足され
るのである、また、遊星南軍装置の場合は、位置決め精
度の高い減速機として広く使用することができるのであ
る。

その上、この発明の歯車装置は、機構の部品点数が増え
ないし、組立ても面倒にならないので、簡単に安価に実
施することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例である遊星ｆｋ東装置を
示した断面図、第２図は歯と南がバックラッシ零のＦＰ
想噛み合い状態であることを拡大して示した説明図、第
３図はこの発明の第２実施例を示した正面図、第４図は
従来の歯車がバックラッシを右する］ｌ＃み合い状Ｆｌ
＋であることを示した説明図である。 ■・・・入力軸　　　２・・・出力軸　　　３・・・偏
心軸４・・・遊星歯車　　　　　４ａ・・・入力側ｆ４
部４ｂ・・・出力側両部　　　５・・・固定の太陽内歯
車６・・・被回転内歯車　　　５ａ、６ａ・・・薄肉円
筒部２０．２１・・・歯車　　　２１ａ・・・薄肉円筒
部第２図 二輻隼 第３図 榊 男４図 １０、諧

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【１】対をなす歯車が噛み合って回転を伝達する歯車装
   置において、 イ）少なくとも一方の歯車は、その歯部を支持する部分
   が可撓性を有する薄肉円筒に形成されていること、 ロ）対をなす歯車の軸間距離は、設計上の理想噛み合い
   状態の軸間距離に、当該対をなす歯車において噛み合っ
   た歯と歯を押し付けてバックラッシを解消する微小量を
   加減した大きさとされていること、 をそれぞれ特徴とするバックラッシを除去した歯車装置
   。 【２】内歯車に内接して噛み合う遊星歯車を入力軸の偏
   心軸で内転させ出力軸に回転を伝える構成の遊星歯車装
   置において、 イ）内歯車は、その歯部を支持する部分が可撓性を有す
   る薄肉円筒に形成されていること、 ロ）遊星歯車を支持した偏心軸の偏心量は、設計上の理
   想噛み合い状態の偏心量に、内歯車と遊星歯車とにおい
   て噛み合った歯と歯を半径方向外向きに押し付けてバッ
   クラッシを解消する微小偏心量を加えた大きさとされて
   いること、をそれぞれ特徴とするバックラッシを除去し
   た遊星歯車装置。