JPS61197847A - 動力伝達機構 - 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】 以下の順序で本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ１発明の概要 Ｃ１背景技術 り、従来技術 Ｂ１発明が解決しようとする問題点 Ｆ１問題点を解決するための手段 Ｇ、第１の実施例 ａ、出力軸［第１図］ ｂ、駆動機構〔第１図］ Ｃ０駆動制御装置［第１図］ ６０作用 ｅ、各ギヤの周速度とトルクとの関係［第２図］ Ｈ０第２の実施例 ａ、第１の実施例と同一の部分 す、駆動制御装置［第３図１ Ｃ０作用 ｄ、各ギヤの周速度とトルクとの関係［第４図］ ■、第３の実施例 ａ、第１又は第２の実施例と同一の部分す、負荷スプロ
ケット［第５図１ Ｃ９駆動機構［第５図１ ｄ、駆動制御装置［第５図１ ８０作用 Ｊ０発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明は新規な動力伝達機構に関する。詳しくは歯車伝
動機構又はチェーン伝動機構等における出力軸のいわゆ
るガタつきをなくすことができるとともにギヤ鳴り、振
動をより減少せしめることができ、回転がスムースな動
力伝達機構を提供しようとするものである。

（Ｂ、発明の概要） 本発明動力伝達機構は、その出力軸の所謂ガタつきを防
止すべく、−の出力軸に二以上の駆動機構を連結せしめ
たものである。

（Ｃ，背景技術） ギヤ（本明細書においては歯車伝動機構における歯車と
チェーン伝動機構におけるスプロケ−／　）とを含む概
念として使う、）を利用した動力伝動機構にあっては、
その動力伝動をスムースにするため、例えば、歯車伝動
機構においては一方の歯車の歯と他方の歯車の歯との間
に、又、チェーン伝動機構においてはスプロケットとチ
ェーンとの間に所謂バックラッシュが必要である。

しかしながら、このバックラッシュは動力伝達機構にお
けるガタつきの原因となるものであり、特に、歯車伝動
機構において歯車の段数が複数ある場合にあっては累積
バックラッシュが非常に大きくなり、歯車伝動機構の性
能を著しく低下せしめる結果となっていた。

そして、歯車伝達機構にガタつきがあると、装置にとっ
て極めて、不都合なことが多い０例えば、従動部の位置
決めを正確にできなかったり、位置決めができたとして
もガタついたりしてしまい、また、偏荷重の掛かる旋回
板を旋回せしめる旋回機構において、旋回板の重心部分
が上昇動から下降動へ移行する上死点で当該重心部分が
旋回板に対する作用方向が逆転せしめられるため、旋回
板が急激に動いてしまう等という問題があっ　。

た。

（Ｄ、従来技術） そこで、従来、歯車伝動機構にあってはそのガタつきを
除去すべく種々の方法が考え出されている。

第６図は従来の歯車伝動機構におけるガタつき防止手段
の一例を示し、２枚の歯車を重ね合わせて一方の歯車と
するもので、ａは第１の歯車、ｂは第２の歯車であり、
これら歯車ａ、ｂにより一方の歯車が構成され、Ｃは歯
車ａ及び歯車すに噛合する他方の歯車である。そして、
歯車ａ、歯車すのうちのいずれか一方が回転軸に固着さ
れ、他方が回転軸に回転自在に支持されている。

ｄ、ｄは歯車ａの歯車す側の面から突出されたピンであ
って、歯車ａの中心に対して点対称に位置されている。

ｅ、ｅは電車すの中心に対して点対称に位置され、歯車
すと歯車ａとが重ね合わされたときに前記ピンｄ、ｄが
挿通される弧状の長孔であって１両歯車ａ、ｂが夫々同
軸上で回転し得るようにその回転中心に中心を有する円
弧状に形成されている。ｆ、ｆは歯車すの反歯車ａ側の
面に突設されたピンであって、前記長孔ｅ％　ｅから相
離間した位置で、歯車すの中心に対して点対称に位置さ
れでいる。１．１は歯＊ａに設けられたピンｄ、ｄと歯
車すに設けられたピンｆ、ｆとの間に張架されたスプリ
ングであって、歯車ａと歯車すとを逆方向に回転せしめ
る力が働くように張設されている。

しかして、互いに重ね合わされた歯車ａと歯車すとは夫
々逆方向に回転せしめられる力が働いた状態で歯車Ｃに
噛合されるようになっている。

従って、歯車ａの歯と歯車すの歯とは歯車Ｃにその歯を
常に挾むように噛合されるためバックラッシュは除去さ
れることとなる。即ち、スプリングｇ、ｇの引っ張り力
により歯車ａと歯車すが構成する一方の歯車の歯みぞの
間隔が狭くなるような力が働いており、該歯みぞに噛合
する歯車Ｃの歯をその両側から歯車ａと歯車すとで挾み
、歯車ａと歯車すとが構成する一方の歯車と他方の歯車
Ｃとのバックラッシュをみかけ上、除去した形となる。

（Ｅ、発明が解決しようとする問題点）しかしながら、
このような従来例にあっては噛合する歯車の歯を挾む力
が働くため、一方の歯車の歯と他方の歯車の歯との摩擦
力が大きくなり、その分回転がスムースでなく、また、
できるだけ回転をスムースにするためにスプリングの張
力を弱いものにすれば１重荷重が加わる歯車伝達機構に
おいてはバックラッシュを除去することができず、重荷
重が加わる歯車伝達機構に使用しようとすれば、それだ
けスプリングを強いものにしなければならないこととな
り、スプリングが強くなれば、歯車の回転は更にスムー
スさを欠くことになってしまうという問題が生じてしま
う。

また、チェーン伝動機構にあっては、そのガタつきを除
去するための有効な手段は特になく、単に、スプロケッ
ト及びチェーンの寸法精度を高めたり、チェーンの張り
を適宜調整するぐらいのことしかなかった。

（Ｆ、問題点を解決するための手段） 本発明動力伝達機構は、ギヤを用いた伝動機構における
上記問題を解決するために、−の出力軸に二以上の駆動
機構を連結せしめたことを特徴とするものであり、二以
上の駆動機構を夫々異なった回転力で回転するように制
御し、出力軸の二以上の箇所に夫々回転力が伝達される
ようにすることにより、バックラッシュをみかけ上除去
することができるものである。

（Ｇ、第１の実施例）［第１図及び第２図１第１図は本
発明動力伝達機構の第１の実施例を示すものである。

図中１は本発明を実施した動力伝達機構である。

（ａ、出力軸）Ｃ第１図］ ２は出力軸であり、該出力軸２には適宜離間して第１の
負荷ギヤ３と第２の負荷ギヤ４が取着されている。

（ｂ、駆動機構）［第１図１ ５は第１のモータ、６は第２のモータであって、略同−
の特性を有するものである。７．８は第１のモータ５、
第２のモータ６夫々の出力側に設けられた減速機であっ
て、第１のモータ５の減速４１！７の減速比はｌ：２と
され、また、第２のモータ６の減速機８の減速比は１：
３とされている。９．１０は前記減速機７．８の出力軸
に取着されたスパーギヤであって、夫々各別に前記負荷
ギヤ３又は４に噛合されている。

（ｃ、駆動制御装置）［第１図］ １１は駆動制御装置であって、電源１２の電流を制御し
てモータ５．６の回転を制御するものである。また、第
１のモータ５及び第２のモータ６は駆動制御装置１１に
並列に接続され、それぞれ駆動制御装置１１により制御
された電流を２分して受けるようになっている。

（ｄ、作用） しかして、特性を略同−にする第１のモータ５接続され
ているため略同じ回転数で回転しようとする。ところが
、第１のスパーギヤ９と第２のスパーギヤｌＯは１つの
同一回転数で回転する２つの負荷ギヤ２，３に夫々噛合
されているため第１のスパーギヤ９と第２のスパーギヤ
ｌＯとは同一回転数で回転せられ、第１のスパーギヤ９
と第２のスパーギヤ１０は夫々異なった減速比の減速機
を介して前記第１のモータ５と第２のモータ６に夫々連
係されているため、第１のモータ５と第２のモータ６は
異なった回転数で回転することとなる。そのため、ｗＩ
Ｉｌのモータ５は第１のスパーギヤ９が負荷ギヤ３に噛
合せずに無負荷の状態で回転する場合の回転よりも遅く
回転せしめられ、また、第２のモータ６は第２のスパー
ギヤ１０が負荷ギヤ４に噛合せずに無負荷で回転する場
合の回転よりも早く回転せしめられることになる。

ここで、スパーギヤ９は無負荷の状態で回転する場合の
回転よりも遅く回転せしめられているため、スパーギヤ
９には負荷が常に掛かった状態と伝達機構において内在
する負荷であり、以下、「内負荷」と云う、また、出力
軸２が動力伝達機構の従動部としての仕事をするとき外
部から受ける負荷を、以下、「外負荷」と云う、）、従
って、無負荷の状態では異なった回転数で回転しようと
する２つのスパーギヤ９．１０が夫々一つの出力軸２に
取着された２つの負荷ギヤ３．４に噛合せしめられ、同
じ回転数で回転せしめられることになり、第１のスパー
ギヤ９にかかる内負荷がすなわちバックラッシュ除去の
力となり、負荷ギヤ３．４とスパーギヤ９．１０との間
におけるノくツクラッシュは除去されたような状態とな
る。

そして、このときの第１のスパーギヤ９は駆動系のギヤ
であり、＄２のスパーギヤ１０は制動系のギヤであると
云える。

（ｅ、各ギヤの周速度とトルクとの関係）［第２図］ 第２図はモータ５，６にある一定の電流を供給したとき
の、各ギヤの周速度と負荷トルクとの関係を表わしたグ
ラフであって、Ａ線は第１のスパーギヤ９が負荷ギヤ３
とは噛合せずに個別的に負荷がかかった状態で回転する
ときの、Ｂ線は第２のスパーギヤ１０が負荷ギヤ４とは
噛合せずに個別的に負荷がかかった状態で回転するとき
の、Ｃ線は負荷ギヤ３，４が夫々スパーギヤ８，９と噛
合しこれらスパーギヤの回転により回転するときの、夫
々の関係を表わしたものである。

先ず、第２図力〒らは、第１のスパーギヤ９．第２のス
パーギヤ１０が夫々負荷ギヤ３，４に噛合して共通の負
荷がかかった状態ではなく、個別的に負荷がかかった状
態で回転したとするとき、第１のスパーギヤ９は負荷ト
ルクが大きくなればその周速度は極端に低下する（Ａ線
）のに対し、第２のスパーギヤ１０は負荷トルクが大き
くなっても、減速機６の減速比が大きいので、その周速
度は第１のスパーギヤ９程は低下しないこと（Ｂ線）が
解る。また、負荷ギヤ３，４についても、第２のスパー
ギヤｌＯと同様に負荷トルクが大きくなってもその周速
度は第１のスパーギヤ９程は低下せず、Ｃ線は第２のス
パーギヤ１０のＢ線と略同じような傾きになることが解
る。そして、負荷ギヤ３．４が無負荷Ｔｏで回転してい
る（周速度Ｖｃ）とき、負荷ギヤ３に噛合した第１のス
パーギヤ９には’ｒｉｏの負荷トルク（内負荷）が掛か
っている（第１のスパーギヤ９に、ある負荷が掛かるこ
とによりその周速度がＶｃに等しくなる点すなわちａ点
からその負荷トルクＴ！Ｉｏが求められる。）ことが解
り、また、負荷ギヤ３，４にＴ１の負荷トルク（外負荷
）が掛かっているときには第１のスパーギヤ９にＴｉ１
ｔの負荷トルクが掛かっていること（ｂ点）が解る。更
に、負荷ギヤ３，４に負荷トルクＴ２が掛かるとＭｌの
スパーギヤ９にも負荷トルクＴ２が掛かり、しかもその
ときの両者の周速度も等しくなることが解る。従って、
第１のスパーギヤ９に掛かる負荷トルクは１２未満で負
荷ギヤ３，４に掛かる負荷トルクよりも大きく、この第
１のスパーギヤ９に掛かる負荷トルクがバックラッシュ
除去の力、即結局、負荷ギヤ３．４にかかる負荷が大き
くなるに従い、出力トルクが増大し、バックラッシュ補
償トルクが減少していくこととなる。

ところがバックラッシュが問題とされるのは従動部の位
置決め等軽外負荷時であるため、型外負荷時（Ｔ２以上
）にはバックラッシュ補償トルクがなくなっても全く問
題は起らないのである。

そして、また１図中Ｃ点でバックラッシュ補償トルクが
０になり、負荷ギヤ３，４にそれ以上（Ｔ２以上）の負
荷トルク（外負荷）が掛かったときは＃！２のスパーギ
ヤｌＯも駆動系のギヤとして働くこととなる。

しかして、第１の実施例によれば、２つの周速度の異な
るスパーギヤ９．ｌＯを１つの出力軸２に取着され同一
回転数で回転する負荷ギヤ３．４に夫々噛合せしめてい
るので、２つのスパーギヤ９．１０と負荷ギヤ３．４と
の間のバックラッシュは除去されたようになり、負荷ギ
ヤ３．４が取着された出力軸２に連結される従動部の位
置決ガタつきを皆無にすることができる。また、２つの
スパーギヤ９．１０の周速度の差は減速機７．８により
決定されるものであるため、第１のスパーギヤ９に働く
トルクの変動が負荷に対して少なく、負荷ギヤ３の速度
即ち出力軸２の回転を安定にすることができる。

（Ｈ，第２の実施例）［第３図、第４図］第３図は本発
明動力伝達機構の第２の実施例を示すものである。

（ａ　、　ｗＩＪｌの実施例と同一の部分）ここで、こ
の第２の実施例は２つのスパーギヤの周速度を異ならし
める手段が第１の実施例と異なるだけなので、第１の実
施例におけると同一の部分については第１の実施例にお
いて用いた符号と同一の符号を用い、説明は省略する。

図中１ａは本発明を実施した動力伝達機構である。

（ｂ、駆動制御装置）［第３図］ 駆動制御装ｇ１１１　ａ、ｌｌｂは電源１１の電流を制
御し、モータ５．６の回転を各別に制御するものである
。

（ｃ、作用） しかして、上記第２の実施例にあっては負荷ギヤ３．４
に噛合していなければ回転するであろうスパーギヤ９．
１０の回転数を各モータ５．６に供給する夫々の電流を
制御することにより異ならしめているため、負荷ギヤ３
．４の回転を正転方向にしたり逆転方向にしたりするこ
とができ、また、その回転もスムースに行え、各モータ
５，６に必要以上の内負荷を掛けることがないように制
御することができる。

即ち、負荷ギヤ３．４の回転を逆転させたい場合には、
モータ５，６に流す電流の方向を駆動制御装置１１ａ及
び駆動制御装置１１ｂにより逆にすればよい、このとき
、今まで流していた電流の方向を急激に逆にするのでは
なく、徐々にゼロに近づけ、退出な内負荷がかかるよう
にし、夫々のモータ５．６に逆電流を流すようにするこ
とにより、負荷ギヤ３．４の回転をスムースに正転から
逆転へと変換することができる。また、負荷ギヤ３．４
を正転から逆転に変更せしめるとき、例えば、第１のモ
ータ５を駆動系、ｗ４２のモータ６を制動系として正転
している場合には夫々のモータ５．６に流す電流を逆に
した後、第１のモータ５を制動系、第２のモータ６を駆
動系とするようにすれば、負荷ギヤ３．４がガタつくこ
とはない。

更にこのとき、モータ５，６に流す電流を同時にゼロに
するのではなく、両者の間にタイムラグを設けておけば
、内負荷、即ち、バックラッシュ除去力を常に付与する
ことができ、負荷ギヤ３．４の回転が正転から逆ｉへと
変化する瞬間、即ち。

停止時においても負荷ギヤ３．４、即ち、出力軸２にガ
タつきが生じない。

また、動力伝達機構においてバックラッシュ除去力を必
要とするのは出力軸２の回転開始時と回転体＋１一時で
あ番１１通常の回転中１士バリクラ、シ。

除去力を必要としないことが多い、ここで、前記第１の
実施例のように常に第１のスパーギヤ９と第２のスパー
ギヤｌＯとの間に回転数の差があると、一方のモータ５
又は６に負荷ギヤ３及び４が回転中であっても常時、内
負荷が掛かっていることとなり、不必要な内負荷をモー
タ５又は６に掛けることとなる。そこで、第２の実施例
のように第１のスパーギヤ９と第２のスパーギヤ１０と
の回転数を夫々別個に制御し得るようにしておけば、出
力軸２の回転中にあっては第１のスパーギヤ９と第２の
スパーギヤｌＯとの回転数を全く同一にすることができ
、第１のモータ５及び第２のモータ６に不必要な内負荷
を掛けるようなことがない、特に、出力軸２め停止Ｆ時
あるいはその付近のみ内負荷がかかるようにモータ５，
６を制御することにより、停止時のガタつきを防止する
ことができるとともに、不必要な内負荷を掛けることが
ない。

（ｄ、各ギヤの周速度とトルクとの関係）［第４図］ 第４図は第２の実施例における第１のスパーギヤ９、第
２のスパーギヤ１０及び負荷ギヤ３，４の周速度と負荷
トルクとの関係を表わしたもので、Ｄ線は第１のスパー
ギヤ９が負荷ギヤ３と噛合せずに個別的に負荷がかかっ
た状態で回転するときの、Ｅ線は第２のスパーギヤｌＯ
が負荷ギヤ４と噛合せずに個別的に負荷がかかった状態
で回転するときの、Ｆ線は負荷ギヤ３，４が夫々スパー
ギヤ９及びスパーギヤ１０と噛合し両スハーギャ９．１
０の回転により回転するときの、夫々の関係を表わした
ものである。

そして、第４図から解るように負荷ギヤ３，４は外部の
負荷トルク（外負荷）に余り影響されず、安定した回転
を得ることができ、従って、出力軸２の回転も安定する
。

（１，第３の実施例）［第５図］ 第５図は本発明動力伝達機構の第３の実施例を示すもの
である。

（ａ、第１又はｗ４２の実施例と同一の部分）ここで、
この第３の実施例はモータの動力を出力軸に伝達する手
段が前記第２の実施例と異なるだけなので、他の第２の
実施例におけると同様の部分については第２の実施例に
おいて用いた符号と同一符号を用い、説明は省略する。

図中１ｂは本発明を実施した動力伝達機構である。

（ｂ、負荷スプロケット）［第５図１ １３．１４は出力軸２に適宜離間して取着された負荷ス
プロケットである。

（ｃ、駆動機構）［第５図１ １５．１６はモータであって、該モータｔｓ。

１６の出力側には夫々スプロヶッ）１７．１８が取着さ
れており、該スプロケット１７．１８と前記負荷スプロ
ケッ）１３．１４との間にはチェーン１９．２０が夫々
架は渡されている。

（ｄ、駆動制御装置）［第５図］ 駆動制御装置１１ａ及びｌｌｂは前記Ｉ８２の実施例に
おけるものと同様に第１のモータ１５及び第２のモータ
１６を各別に制御するものである′。

（ｅ、作用） しかして、この第３の実施例にあってはモータ１５及び
１６に供給する電流を異ならしめることにより、負荷ス
プロケット１３と１４は夫々異なった回転数で回ろうと
するが、負荷スプロケット１３及び１４が一つの出力軸
に取着されているため、同一回転数で回転することとな
り、結果として、両スプロケット１３と１４との間には
内負荷が発生し、スプロケットとチェーンとの間におけ
るバックラッシュをみかけ上除去することができる。

また、この第３の実施例によれば、複数のモータの回転
数差を利用しているため、モータの回転を無段階調整す
ることができ、動力伝達機構のバックラッシュ除去力を
増減することができる。

更にまた、本発明動力伝達機構は上述のように動力伝達
機構の停止時におけるガタつきをなくし、バックラッシ
ュ除去力を増減することができるため、動力伝達機構に
おける回転を高速から低速までスムースにすることがで
き、出力軸に偏荷重が掛かっていても安定した回転を得
ることができる。

（Ｊ、発明の効果） 以上に記載したように、本発明動力伝達機構は、−の出
力軸に二以上の負荷ギヤを取清し、該負荷ギヤに夫々各
別の駆動機構を連結せしめたことを特徴とする。

従って１本発明動力伝達機構によれば、歯車と歯車ある
いはスプロケットとチェーンにおけるバックラッシュを
みかけ上除去することができ、出力軸停止時において所
謂ガタつきを皆無にすることができる。

また、動力伝達機構を構成するギヤ又はチェーンの１つ
１つを普通精度の加工技術で製造しても動力伝達機構と
して精度の高いものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明動力伝達機構の第１の実施例の概略を示
す概略図、第２図は第１の実施例における２つの負荷ギ
ヤ及び夫々の負荷ギヤに各別に噛合する２つのスパーギ
ヤの夫々のトルクと周速度との関係を示す特性図、第３
図は本発明動力伝達機構の第２の実施例の概略を示す概
略図、第４図は第２の実施例における２つの負荷ギヤ及
び夫々の負荷ギヤに各別に噛合する２つのスパーギヤの
夫々のトルクと周速度との関係を示す特性図、第５図は
本発明動力伝達機構の第３の実施例の概略を示す概略図
、第６図はバックラッシュを除去する手段を講じた歯車
伝動機構の従来例を示す斜視符号の説明 １、ｌａ、ｌｂ・・・動力伝達機構、 ２拳・・出力軸、　　３．４・・・負荷ギヤ、５．６．
７．８，９．１０拳・・駆動機構、１３．１４・・・負
荷ギヤ、 １５．１６．１７．１８．１９．２０−−−駆動機構 図である。 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一の出力軸に二以上の負荷ギヤを取着し、該負荷ギヤに
   夫々各別の駆動機構を連結せしめたことを特徴とする動
   力伝達機構