JPS6213868A - 背隙除去歯車装置 - 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 本発明は、自動機等の産業用機械に用いられる歯車装置
の中で、特に産業用ロボットの様に、正逆回転を繰シ返
し、背隙、振動を嫌う機械に適する背隙除去歯車装置に
関するものである。

従来の技術 近年、背隙除去歯車装置は、背隙を嫌う高精度運転を必
要とする産業用機械に用いられているが、産業用ロボッ
トの様に高速運転実現の為に高剛性化を、さらに小型化
を要望されている。

従来の技術としては、例えば特願昭５９−２２７１１５
に示されている。以下図面を参照しながら従来例につい
て説明する。第６図、第６図は従来の背隙除去歯車装置
を示し、同図において、１は駆動歯車、２は従動歯車、
３は第１主歯車、４は第３主歯車、５は主軸、６は第２
主歯車、７は第３副歯車、８は副軸、９はハウジング、
１０は軸受、１１はねじである。駆動歯車１は軸受１ｏ
を介してハウジング９に回転自在に支持される。従動歯
車２も軸受１ｏを介して回転自在に支持される。第１主
歯車３と第２主歯車６は同歯数で、従動歯車２に噛合す
る。第３主歯車４と第３副歯車７は同歯数で駆動歯車１
と噛合する。主軸５は中空部を有し、そこに副軸８が回
転可能に保持されている。

また主軸５は、軸受１０を介して回転自在にハウジング
９に支持される。主軸５の一端には第１主歯車３が、他
端には第３主歯車４が固定される。

本例では主軸５と第１主歯車３とは一体に形成されてい
る。副軸８の両端には第２主歯車６と第３副歯車７が固
定され、第３副歯車７のボス部７ａに設けられだ凹部と
副軸８の凸部がはまりあい、ねじ１１によって凹部と凸
部の相対位置を変化させ、副軸８と第３副歯車７との固
定位置を変化させる。副軸８にはあらかじめねじり弾性
変形が与えられている。

以上の様に構成された背隙除去歯車装置につい噛合部の
背隙除去について説明する。副軸８のあらかじめ加えら
れたねじり弾性変形の復元力は、副軸８の両端の第２主
歯車６と第３副歯車７を介して作用する。このうち第２
主歯車６を介して作用した復元力は、それに噛合する従
動歯車２の回転力として伝わり、さらに従動歯車２と噛
合する第１主歯車３を回転する力として働く。この力は
次に主軸５を介して第３主歯車４の回転力として伝わり
、それに噛合する駆動歯車１へ働く。一方第３副歯車７
を介して駆動歯車１へ働く復元力がある。これら２つの
経路を経た復元力は作用方向が逆向きになり、駆動歯車
１を第３主歯車４と第３副歯車７で挾み込み、背隙なく
噛み合うことになる。従動歯車２とそれに噛合する歯車
間の背隙も同様にして除去される。副軸８と第３副歯車
７の固定位置を全歯車が噛み合った状態でねじ１１によ
り、回転角方向に動かすことにより、副軸８にねじり弾
性変形が加えられることになる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の様な構成では、実際には、各構成部
品の大型化を招いたり、振動を起こしやすくなるといっ
た欠点を有していた。その理由を以下に述べる。まず運
転時の発熱による熱変形や歯形の加工誤差を吸収するた
めに、噛合する歯車の歯面間には必ずすきまが必要とな
る。さらに、ハウジングの軸受支持部や軸間距離の加工
公差、加えて各部品の組立誤差等が加わり、噛合する歯
車の歯面間のすきまは、相当なばらつきを有することに
なる。一方、駆動歯車１から回転力が副軸の復元力に抗
する方向に加わった時は、トルクが復元力より大きい場
合には、各歯面すきま分だけ軸が捩れ、その後主軸６も
同時にトルクを伝達する。トルクが復元力より小さい場
合と、副軸の復元力と同方向のトルクの場合には、主軸
又は副軸どちらか一方の軸でのみトルクを伝達する。ト
ルクの回転方向、大きさにかかわらず、常に主軸又は副
軸どちらか一方の軸でトルクを伝える場合は、歯面間す
きまが大きくなっても影響は小さいが、片側の軸でトル
クを伝えるため、主歯車と副歯車が同じ大きさが必要と
なり、機構全体の小形化。

低慣性化といった要求を満足しえないことになる。

一方、トルクが副軸の復元力に抗する方向に働き、トル
クが復元力より大きくなると両軸でトルク伝達を行う様
に設定すると、副歯車は主歯車に対して小型化が図れ、
小形化、低慣性化といった要求を満たせるが、歯面間す
きまが大きくなると、その分副軸を捩れやすくする必要
がある。なぜなら、同じトルクで歯面すきまが増えた分
だけ余分に捩れる必要があるからである。このためには
、副軸た長さを伸ばすことも小形化という点からは望ま
しくない。以上の理由により、前述した問題点を有して
いた。

本発明は上記問題点に鑑み、背隙を除去し、振動が発生
し難く、小形、低慣性化を図る背隙除去歯車装置を提供
するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明の背隙除去歯車装置
は、従動歯車に代えて、従動歯車と同じ、同歯数で第１
主歯車と第２主歯車の両方と噛合する第２主歯車と、従
動歯車と同心、同歯数で第１主歯車と噛合する第２副歯
車を設け、第２主歯車と第２副歯車とを結合し、両者に
適尚な回転付勢力を加える第２弾性部材とを備えたもの
である。

作　　用 本発明は上記した構成によって、副軸の捩シ弾性変形の
復元力によシ各歯車の噛合部の背隙を除去し、さらに、
同軸に設けられた第２主歯車と第２副歯車間に設けられ
た第２弾性部材の反発力により、各歯車の歯面間すきま
を最適かつばらつきを小さくでき、その結果、小型で、
剛性の高い背隙除去歯車装置が実現されることとなる。

実施例 以下本発明の一実施例の背隙除去歯車装置について図面
を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における背隙除去歯車装
置の全体の概要を示すものである。同図において、駆動
歯車１．第１主歯車３．第３主歯車４．第２主歯車６．
第３副歯車７．主軸５．副軸８．ハウジング９．軸受１
０．ねじ１１は従来例と同じである。１２は第２主歯車
、１３は第２副歯車、１４は第２弾性部材であるばね、
１５は軸である。第２副歯車１２と第２主歯車１３は軸
１５、軸受１ｏにより、同軸に回転自在に支持されてい
る。ばね１４の一端は第２主歯車１２に、他端は第２副
歯車１３に固定され、第２主歯車１２に設けられた円弧
状の溝内にばね１４は配置され”車１２又は第２副歯車
１３の一方は軸１５と固定され、回転力を伝達する。

以上の様に構成された背隙除去歯車装置について、以下
その動作を第３図を用いて説明する。第３図は第１主歯
車３．第２主歯車６．第２主歯車１２、第２副歯車１３
の歯部の噛合状態をＡ方向より見た図である。第３図ｄ
は本実施例において用いた方法である。第１主歯車３は
、第２副歯車１３の歯面と噛合し、第２主歯車６は、第
２主歯車１２の歯面と噛合する。この２ケ所の噛合面は
反対側にあり、ここで副軸８の復元力と、ばね１４の復
元力が作用し合い、均衡する。この場合、従来例では第
３図ａに示す幅Ｂの歯面間すきまが存在するが、本実施
例では、第１主歯車３と第２主歯車１２との間の噛合部
の歯面間すきまとなり、幅Ｃとなる。また、この歯面間
すきまは、ばね１４と副軸８の復元力の大きさが、その
変形量によって変わる為、復元力を調整することにより
、つりまず第２副歯車１３へ伝わり、次に第２主歯車１
２もばね１４の弾性変形で噛み合い、一部回転力を伝達
する。−力筒１副歯車６の歯面より伝達される回転方向
では、第２主歯車１２との噛合部歯面から伝達が始まり
、次に、副軸８の弾性変形により、第１主歯車３と第２
主歯車１２との歯面でも噛合し、伝達するようになる。

この様に回転方向に関係なく、第１主歯車３と第２主歯
車１２の一部が噛合することにより、歯車を小型化でき
る。

また歯面間すきまを最適に設定できるため、剛性が高く
、振動しにくい、小型の背隙除去歯車装置とすることが
できる。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

構成は第１の実施例と同じで、異なるのは、第１主歯車
３．第２主歯車６．第２主歯車１２．第２副歯車１３の
噛合部の噛合状態であり、第３図すに示す。以下同図を
参照しながらその動作を説明する。第２主歯車６は第２
主歯車１２の歯面と接触し、第１主歯車３は一方の歯面
で第２主歯車１２と、もう一方の歯面で第２副歯車１３
の歯面と接触する。要は、第１の実施例に対して、歯車
への復元力のかけ方が逆となる。本実施例では、副軸８
の復元力と、第１主歯車３と第２主歯車６で、第２主歯
車１２の背隙除去を行う。さらにばね１４と、第２主歯
車１２と第２副歯車１３によって、問題となる歯面間す
きまの除去を行う。まず第１主歯車３と第２主歯車１２
の歯面が接している方向に回転する時は、その噛合接触
部で回転力が伝達される。次に逆方向回転時には、第２
主歯車６と第２主歯車１２との噛合接触部と、第１主歯
車３と第２副歯車１３との噛合接触部とで回転力が伝達
され始め、トルクが大きくなると、第１主歯車３と第２
歯車１２も前述の場合と逆の歯面で接触し始め、トルク
を伝達し始める。また本例では問題となった歯面間すき
まは弾性的な歯面接触によシ完全に除去することが出来
る為、熱変形の影響も受けにくく、剛性の高い、小型の
歯車装置とすることができる。

次に本発明の第３の実施例について、第４図を参照しな
がら説明する。駆動歯車１．第１主歯車３、第３主歯車
４．第２主歯車６．第３副歯車７゜主軸５．副軸８．ハ
ウジング９．軸受１０．ねじ１１、第２主歯車１２．第
２副歯車１３．軸１５は第１の実施例と同様である。異
なる点は、第２主歯車１２と第２副歯車１３との結合方
法で、弾性部材のばねを用いずに、本例では、両歯車間
に適当な位相差を与えて固着結合している。１６はボル
トであり一部に偏心部１６ａを有し、第２主歯車１２と
接触しており、回転することにより、第２主歯車１２と
第２副歯車１３の位相差を任意に微調整することができ
る。本例においては、各歯車の噛合部の状態は第３図ａ
と同様になる。しかし第２主歯車１２と第２副歯車１３
は剛体的に結合されているため、回転力は、第２主歯車
１２又は第２副歯車１３のどちらか一方を通じて伝達さ
れる。このため、歯車の歯面間すきまは調整でき、剛性
は高くなるが、小型化はできない。また、ばねがなく、
単に固定するだけであるので構造が簡単となり、組立調
整が容易である。

なお、本発明の各実施例において、同軸の主軸５と、副
軸８に捩り弾性変形を与え、第１主歯車と第２主歯車間
に回転力方向付勢力を与えていたが、特にこの方式に限
るものでなく、別に他の方式でもよい。要は同軸の２枚
重ね歯車で背隙除去する方法であればよい。また捩り弾
性変形させる副軸の様にトーションバーとする必要もな
く要は弾性部材により回転力付勢をすればよい。また第
１、第２の実施例において、第２主歯車と第２副歯車と
の間に回転付勢力を与える部材として、つるまきばねを
用いたが、これも同様にトーションバーでも、板ばねで
も何でもよく、要は回転付勢力を与える弾性部材であれ
ばよい。また、第３の実施例において、第２副歯車と第
２主歯車との位相調整法として、偏心ボルトを回転して
調整する方法としたが、特にこの方法に限るものではな
い。

また、本発明各実施例では、直歯平歯車を用いたが、斜
歯平歯車でもよい。

また、本発明の各実施例においては、主軸に対して、減
速側に第２主歯車を配置し、減速側に２枚重ね歯車同士
が噛合する機構を配置している。

これは、副軸８の捩り弾性変形の復元力による従来例の
黄味除去歯車装置の問題点の歯面間すきまが、主軸両側
に固定された歯車の噛合部の歯面間すきまに対する主軸
の回転角の和で決まり、減速側のすきまの方が、性能上
大きく表われるためである。よって、歯車装置内の全噛
合部に本発明を適用すれば、よりよい効果が得られる。

発明の効果 以上の様に本発明は、第１項記載の背隙除去歯車装置。

（５）第２主歯車と、第２主歯車と噛合し、第１主歯車
と同心同歯数の第２主歯車と、第１主歯車と噛合し、第
２主歯車と同心同歯数の第２副歯車と、第１主歯車と第
２主歯車とを結合し、両者に適当な回転付勢力を加える
第１弾性部材と、第２主歯車と第２副歯車とを結合し、
両者に適当な回転付勢力を加えを第２弾性部材とを備え
ることにより、黄味を除去した高精度かつ、高剛性で振
動の小さい、小型化を図った黄味除去歯車装置を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における黄味除去歯車装
置の概要を示す正面断面図、第２図は第１図の局部を示
す平面図、第３図ａは第１図の歯車の噛合状態を示す平
面図、第３図すは本発明の第２の実施例における黄味除
去歯車装置の歯車主要部の噛合状態を示す平面図、第４
図は第３の実施例における黄味除去歯車装置の正面断面
図、第６図は従来の黄味除去歯車装置の正面断面図、第
６図は第５図の主要部を示す平面図である。 １・・・・・・駆動歯車、３・・・・・・第１主歯車、
４・・・・・・第３主歯車、５・・・・・・主軸、６・
・・・・・第２主歯車、７・・・・・・第３副歯車、８
・・・・・・副軸（第１弾性部材）、９・・・・・・ハ
ウジング、１２・・・・・・第２主歯車、１３・・・・
・・第２副歯車、１４・・・・・・ばね（第２弾性部材
）。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名、（
−−−１軸 第２図 第３図 第４図 】−一 ＝ （Ｄ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転自在の第１主歯車と、第１主歯車と噛合する
   回転自在の第２主歯車と、第２主歯車と噛合し、第１主
   歯車と同心同歯数で回転自在の第１副歯車と、第１主歯
   車と噛合し、第２主歯車と同心同歯数で回転自在の第２
   副歯車と、第１主歯車と第１副歯車とを結合し、両者に
   適当な回転付勢力を加える第１弾性部材と、第２主歯車
   と第２副歯車とを結合し、両者に適当な回転付勢力を加
   える第２弾性部材とを備えた背隙除去歯車装置。
2. （２）第１副歯車と第２主歯車の歯面が接触し、第１主
   歯車と第２副歯車の歯面が接触し、前記両歯面は反対側
   となることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の背
   隙除去歯車装置。
3. （３）第１主歯車と第２主歯車の歯面が接触し、第１主
   歯車の前記歯面と反対側の歯面と第２副歯車の歯面が接
   触し、第１主歯車と第２副歯車の接触する歯面と同じ側
   の歯面で、第１副歯車と第２主歯車が接触することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の背隙除去歯車装置
   。
4. （４）第１主歯車と、第２主歯車と、第１副歯車と、第
   ２副歯車と、第１弾性部材と、第２主歯車と第２副歯車
   とに所定の位相差を設け、両者を固定結合したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の背隙除去歯車装置
   。
5. （５）回転自在の第１主歯車と、第１主歯車と噛合する
   回転自在の第２主歯車と、第２主歯車と噛合し、第１主
   歯車と同心同歯数で回転自在の第１副歯車と、第１主歯
   車と噛合し、第２主歯車と同心同歯数で回転自在の第２
   副歯車と、第１主歯車と第１副歯車とを結合し、両者に
   適当な回転付勢力を加える第１弾性部材と、第２主歯車
   と第２副歯車とを結合し、両者に適当な回転付勢力を加
   える第２弾性部材とを備えると共に回転自在の駆動歯車
   と、駆動歯車と噛合する第３主歯車と、駆動歯車と噛合
   し、第３主歯車と同心同歯数の第３副歯車と、前記第１
   主歯車と第３主歯車を固着結合し回転自在に支持する中
   空の主軸と、前記第１副歯車と第３副歯車とを結合、回
   転自在に支持し、主軸の中空部に同じに設けられ、所要
   の捩り弾性変形を与えられた副軸と、副軸と第１副歯車
   又は第３副歯車との固定位置を回転角方向に可変に設定
   できる機構とを備え、副軸が前記第１弾性部材として機
   能することを特徴とする背隙除去歯車装置。
6. （６）主軸に対して減速側に第２主歯車を設けたことを
   特徴とする特許請求の範囲第５項記載の背隙除去歯車装
   置。