JPH0723744B2 - 制御用変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業ロボットのよう
に、動力の回転方向が随時正逆に切替えられるような装
置に対する制御用変速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業ロボット等の装置では、動力の回転
方向が随時正逆に切り替えられながら運転される。しか
し、このような装置に使用される変速装置の歯車には、
必ず歯車の機能として不可欠なバックラッシュが設けら
れるため、このバックラッシュが回転方向を切替えられ
るたびに回転遅れ（ロストモーション）を発生し、産業
ロボット等の作動精度を低下させる原因になっている。

【０００３】このようなバックラッシュによる回転遅れ
をなくす方法として、歯車のバックラッシュを極力小さ
くする方法があるが、これを０に近づけるほど二歯面噛
合になるため、宿命的なクサビ作用によって円滑な動力
伝達が出来なくなるという欠点がある。また、歯車の歯
形を特殊な歯形に形成することによってバックラッシュ
相当の回転遅れを無くすようにしたものもあるが、この
ような特殊歯形は工作上極めて加工が困難になり、コス
ト的にも非常に高価なものにならざるを得なくなるとい
う欠点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
のようなバックラッシュ相当の回転遅れを、通常のイン
ボリュート歯車を使用するだけの簡単な構造によって解
消可能にする制御用変速装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、偶数の歯数をもつ入力歯車と出力歯車とを互いに
対向配置し、該入力歯車と出力歯車との間に２組の中間
軸歯車を噛合させて２軸のロックドトレーンを形成した
変速装置からなる。かかる構成において、前記２組の中
間軸歯車を、それぞれ大歯車と小歯車から構成すると共
に、その２組の大歯車を２枚重ねてその外歯と前記小歯
車と同形のメスインボリュートスプラインとを同時加工
し、そのメスインボリュートスプラインに前記小歯車を
同軸嵌合させることにより構成し、前記２個の大歯車を
前記入出力歯車の一方に噛合させると共に、前記２個の
小歯車を前記入出力歯車の他方に噛合させ、かつ該入出
力歯車の双方の軸心を、それぞれ前記２個の大歯車又は
小歯車の軸心間を結ぶ線分に対してバックラッシュの１
／２だけ互いに反対方向にオフセットさせて、前記２軸
の歯車トレーンの一方を正転方向の歯当りにし、他方を
逆転方向の歯当りにした構成からなるものである。

【０００６】このように入力歯車の軸心と出力歯車の軸
心とを、それぞれ２個の大歯車又は小歯車の軸心を結ぶ
線分に対して、それぞれバックラシュの１／２ずつ互い
に反対方向にオフセットさせたことによって、上記２系
列の歯車トレーンの一方を正転方向の歯当りにし、他方
を逆転方向の歯当りにするため、正転時には、上記一方
の歯車トレーンで動力伝達を行いつつ、他方の歯車トレ
ーンを逆回転方向の歯当り状態にして追従回転させ、ま
た回転方向が切替えられると、その逆回転方向の歯当り
で追従していた他方の歯車トレーンを瞬時に動力伝達に
作用させ、上記一方の歯車トレーンを正転方向の歯当り
状態で追従回転させることができる。したがって、いず
れの方向に回転方向が切替えられても、その切替え時に
回転遅れを発生することがない。しかも、このような回
転遅れ防止作用を、通常のインボリュート歯車だけの簡
単な機構によって達成することができる。

【０００７】

【実施例】図１及び図２は本発明を減速装置として構成
した制御用変速装置の実施例を示すものである。１は入
力軸２に連結された入力歯車、３は出力軸４に連結され
た出力歯車であり、それぞれ偶数の歯数を有する構成に
なっている。入力軸２と出力軸４とはそれぞれケーシン
グ１０に軸受１１，１２を介して支持され、それらの軸
端に固定された入力歯車１と出力歯車３とを互いに対向
させている。

【０００８】入力歯車１と出力歯車３との間には、２組
の中間軸歯車５，５’が噛合している。２組の中間軸歯
車５，５’は、入力歯車１と出力歯車３とに対し互いに
対称に配置されて、それぞれケーシング１０に軸受１
３，１３’を介して支持され、入力歯車１−中間軸歯車
５−出力歯車３を経由する歯車トレーンＴと、入力歯車
１−中間軸歯車５’−出力歯車３を経由する歯車トレー
ンＴ’との２軸からなるロックドトレーンを構成してい
る。

【０００９】２組の中間軸歯車５，５’は、それぞれ大
歯車６，６’と小歯車７，７’との組合せから構成さ
れ、その大歯車６，６’を入力歯車１に噛合させ、小歯
車７，７’を出力歯車３に噛合させている。また、小歯
車７，７’は、この小歯車と同形状のメスインボリュー
トスプラインを介して大歯車６，６’の軸心に同軸に嵌
合し、その歯車本体部分を出力歯車３側に延長させてい
る。

【００１０】どのような歯車も不可避的な加工誤差を必
ず有するため、噛合がリジッドな関係にあるロックドト
レーンの歯車の組付けは極めて困難であり、一般にはほ
とんど不可能である。このため上記２軸からなるロック
ドトレーンを組付け可能にするには、大歯車６，６’と
小歯車７，７’とが、両歯車間の歯の位相差を２組の中
間軸歯車５，５’間で完全同一になるように形成される
必要がある。

【００１１】そのため本発明では、図４に示すように、
２組の中間軸歯車５，５’を構成する大歯車６，６’の
素材を２枚重ねて２個所をボルト４０，４１で固定し、
その状態で外歯６ａとメスインボリュートスプライン６
ｂとを同時加工するようにしている。このような加工に
よって、２枚の大歯車６，６’の外歯６ａとメスインボ
リュートスプライン６ｂとの位相差αを完全同一にな
る。そして、この同時加工された２枚の大歯車６．６’
を、図５に示すように、一方の大歯車を裏返しにし、か
つボルト孔４０ａと４１ａとを目印にして、入力歯車１
に対して対称に組み付ければ、２組の中間軸歯車５，
５’の大歯車と小歯車間の歯の位相差αを２組の中間軸
歯車間で完全に同一にすることができる。このときの対
称な組み付けを容易にするため、ボルト孔４０ａと４１
ａの位置は、図示のように軸心に対して１８０°以外の
配置になるようにすることが望ましい。

【００１２】上述の構成において、偶数の歯数を有する
入力歯車１と出力歯車３とは、それぞれの軸心が、２個
の大歯車６，６’（又は小歯車７，７’）の軸心間を結
ぶ線分ＩＬ（又はＯＬ・・・歯車６と７、６’と７’と
は同軸に嵌合しているため線分ＩＬとＯＬは軸線方向に
見たとき重なる関係になる）に対して、鎖線で示す線上
に一致する位置から歯車のバックラッシュδ、δ’の１
／２ずつ、かつ互いに反対方向にオフセットしている。
このように入力歯車１の軸心と出力歯車３の軸心とを線
分ＩＬ（又はＯＬ）に対して互いに反対方向にオフセッ
トさせたことにより、歯車トレーンＴは正転方向に動力
伝達する歯当りになり、また歯車トレーンＴ’は逆転方
向に動力伝達する歯当りにセットされる。

【００１３】さらに図３（Ａ），（Ｂ）により具体的に
説明すると、入力歯車１の軸心を左右２個の大歯車６，
６’の軸心を通る線分ＩＬ上に配置し、同様に出力歯車
３の軸心を２個の小歯車７，７’の軸心を通る線分ＯＬ
上に配置し、かつこれら歯車を歯の位置を含めて入出力
歯車１，３の共通軸線に対して対称の配置にすると、入
出力歯車１，３の歯数が偶数であることによって、図３
（Ａ）に示すような状態になる。すなわち、大歯車６，
６’と噛合する入力歯車１の歯は、その両側にそれぞれ
バックラッシュδの１／２ずつの隙間を介在させ、また
小歯車７，７’と噛合する出力歯車３も、その歯の両側
にそれぞれバックラッシュδ’の１／２ずつの隙間を介
在させた状態になる。

【００１４】上記図３（Ａ）の状態から、入力歯車１の
軸心を線分ＩＬに対してδ／２だけ直交する方向にオフ
セットさせ、また出力歯車３の軸心を線分ＯＬに対して
δ’／２だけ、かつ上記入力歯車１のオフセット側とは
反対側にオフセットさせると、図３（Ｂ）に示すような
歯当たり状態が得られる。すなわち、入出力歯車１，３
のオフッセト配置によって、歯車トレーンＴを正転方向
に動力伝達する歯当り状態にし、歯車トレーンＴ’を逆
転方向に動力伝達する歯当り状態にする。

【００１５】このような歯当たり状態の変速装置により
正逆の動力伝達を行うと、正転時には歯車トレーンＴで
動力伝達を行いつつ、他方の歯車トレーンＴ’を逆回転
方向の歯当り状態のまま追従回転させ、その回転方向が
切り替わると、上記逆回転方向の歯当りで追従していた
歯車トレーンＴ’が瞬時に動力伝達を行い、歯車トレー
ンＴを正転方向の歯当り状態のままで追従回転させるよ
うになる。したがって、回転方向がいずれの方向に切替
えられても、その切替え時に回転遅れを発生することは
ない。

【００１６】上述した装置を構成する歯車は、いずれも
通常のインボリュート歯形の歯車でよい。しかも、入力
軸２と出力軸４の軸位置を、それぞれの歯車のバックラ
ッシュδ、δ’の１／２ずつオフセットさせるだけでよ
いので、非常に簡単な構造で回転遅れを発生しない変速
装置にすることができる。なお、上述した実施例では、
減速装置の場合について説明したが、本発明は増速装置
としても利用することができる。すなわち、上記入出力
の関係を逆にして出力軸を入力軸にし、入力軸を出力軸
にするように変えれば、増速装置にすることができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明の制御用変速装置は、上述した構
成にしたことにより、動力の回転方向が正逆に切り替わ
るときのバックラッシュ相当の回転遅れを発生せず、か
つこの作用を通常のインボリュート歯車だけの簡単な構
造によって達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例からなる制御用変速装置の縦断
面図である。

【図２】図１の装置を展開して図示する説明図である。

【図３】（Ａ），（Ｂ）は、本発明により入出力歯車の
軸心をオフセットさせる前後の状況を示す説明図であ
る。

【図４】本発明に使用する大歯車の加工方法を示す説明
図である。

【図５】図４で加工された大歯車の組み付け方法を示す
説明図である。

【符号の説明】

１ 入力歯車 ２ 入力軸 ３ 出力歯車 ４ 出力軸 ５，５’中間軸歯車 ６，６’（中
間軸歯車の）大歯車 ７，７’（中間軸歯車の）小歯車 ＩＬ，ＯＬ 線分 Ｔ，Ｔ’歯車
トレーン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偶数の歯数をもつ入力歯車と出力歯車と
   を互いに対向配置し、該入力歯車と出力歯車との間に２
   組の中間軸歯車を噛合させて２軸のロックドトレーンを
   形成し、前記２組の中間軸歯車を、それぞれ大歯車と小
   歯車から構成すると共に、その２組の大歯車を２枚重ね
   てその外歯と前記小歯車と同形のメスインボリュートス
   プラインとを同時加工し、そのメスインボリュートスプ
   ラインに前記小歯車を同軸嵌合させることにより構成
   し、前記２個の大歯車を前記入出力歯車の一方に噛合さ
   せると共に、前記２個の小歯車を前記入出力歯車の他方
   に噛合させ、かつ該入出力歯車の双方の軸心を、それぞ
   れ前記２個の大歯車又は小歯車の軸心間を結ぶ線分に対
   してバックラッシュの１／２だけ互いに反対方向にオフ
   セットさせて、前記２軸の歯車トレーンの一方を正転方
   向の歯当りにし、他方を逆転方向の歯当りにした制御用
   変速装置。