JPS6262057A - 歯車のバツクラツシユ除去装置 - 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、噛合する一対の歯車の歯面間の遊び、即ち歯
車のバックラッシュ（背隙）を除去する装置に関する。

〈従来の技術〉 一般に、噛合する歯車には潤滑油が入り込めるように僅
かのバックラッシュが設けられているが、歯車製作時の
誤差、複数の歯車を組み合わせる際の組立誤差および歯
面の摩耗などによって、しばしば必要以上のバックラッ
シュが生じる。そうすると、回転角度が精度良く伝達で
きなくなったり、動作中や停止時に振動が生じたり、歯
面に衝撃力が加わるなど種々の不具合が発生ずる。とり
わけ、回転角度の伝達不良は、高い位置決め精度を要求
される数値制御工作機械等にとっては致命的欠陥となる
。

そこで、従来、このような過度のバックラッシュを除去
する方法としては、第１に歯車装置を構成する各部品の
加工精度と、これらの組立精度を極力高め、アイドルギ
ア等の組立精度調整部を１箇所のみに設ける方法がある
。また、第２に、文献（機械工学便覧第５版頁７−１０
７）に見られるように、伝達軸に固定された第１の平歯
車と同一の歯形を有する第２の平歯車を、上記伝達軸に
回動自在に外嵌し、縮装したばねにより第１と第２の平
歯車が円周方向に互いに反発するようにして、上記第１
と第２の平歯車で噛み合うべき歯車を挾持する方法があ
る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、上記第１の方法は、歯車製作時に同芯度と歯
形精度を上げ、歯面の振れを減に−るのが難しく、組立
時には精度調整が容易でなく、そうするためには製造コ
ストの高騰が不可避であった。

また、長期使用により歯面が摩耗すると、手間のかかる
再調整や歯車の交換をしなければならないという欠点が
ある。

また、上記第２の方法は、ばねを収容するため歯車に設
けた複数の穴やこの穴に縮装されたばねの作用により、
歯車の回転軸中心に対する回転バランスが悪くなったり
、バックラッシュ除去装置自体の形状が大きくなるとい
う欠点がある。さらに、歯面に加わる振動や衝撃力を吸
収し減衰させる作用が不十分で、振動が持続するなどの
欠点がある。

そこで、本発明の目的は、歯面が大きく摩耗するまで歯
車の再調整が不要で、常に過大なバックラッシュを除去
できるとともに、振動や衝撃力に対する減衰作用が大き
く、噛合する歯車を強固に挾持して確実にトルクを伝達
できる歯車のバックラッシュ除去装置を提供することで
ある。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の構成は、伝達軸にボ
ス部を外嵌して固定される第１の平歯車と、この第１の
平歯車と同一の歯形を有し上記ボス部に回動自在に外嵌
する第２の平歯車と、この第２の平歯車を上記第１の平
歯車のホイール部とで挾むように上記ボス部に固定した
第［の支持部材と、この第１の支持部材と円周方向で対
向するように上記第２の平歯車に固定した第２の支持部
材と、上記第１および第２の支持部材間に縮装されたゴ
ムパッドとを備えたことを特徴とする。

く作用〉 例えば、第２の平歯車に螺着した位置調整部材をねじ込
んで先端を突出させ、この先端で第１の平歯車のボス部
外周に刻設した切欠きを周方向に押圧するなどして、第
１の平歯車を第２の平歯車に対して、第１および第２の
支持部材間に縮装されたゴムパッドの反発力に抗して、
強制的に回動させて両手歯車の歯形を一致させる。次に
、上記両手歯車を噛み合うべき歯車に噛み合わせ、上記
強制的回動を解く。これによって、第１および第２の平
歯車は、第１および第２の支持部材を介して上記ゴムパ
ッドの反発力によって互いに相寄るよう付勢され、両手
歯車は噛合する歯車を強固に挾持し、確実にトルクを伝
達する。

〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図において、■は伝達軸、２はこの伝達軸の下端段
部１ａにボス部２ａを嵌合して、キー３および下方から
当接する座金４を介してボルト５で固定される第１の平
歯車、６は上記第１の平歯車２と同一の歯形を有し、下
方に伸びる上記ボス部２ａに回動自在に外嵌する第２の
平歯車、７．７゜７はこの第２の平歯車６を第１の平歯
車２のホイール部２ｂとで挾むように上記ボス部２ａ下
端の円周側面に等間隔に配置され、ボルト８，８．８で
固定される第１の支持部材、９，９．９はこの第１の支
持部材７と円周方向で対向するように上記第２の平歯車
６の下面外周に等間隔に配置され、ボルト１０．１０．
１０で固定される第２の支持部材、＋１．．１１．１１
および１２，１２．１２は第１の支持部材７と第２の支
持部材８の間に夫々圧縮して挿入されたゴムパッド、１
３は第１および第２の平歯車２，６と噛合するラックで
ある。

上記第１の平歯車２のボス部２ａ上方の伝達軸挿入穴２
Ｃには、第３図に示すように、キー溝２ｄを軸方向に刻
設し、この伝達軸挿入穴２Ｃの下方は大径の貫通穴２ｅ
となっている。また、ボス部２ａの外周には、第４図に
示すように、半径方向へ伸びる一辺を有するＬ字状の切
欠き２ｆを水平に刻設している。

上記第２の平歯車６は、外周に歯を有する上方のホイー
ル部６ａと、下方の支持部材固定部６ｂと、これらの間
の環状溝部６ｃからなり、ホイール部６ａの上面には第
１の平歯車２に当接して間隙を作る環状突起６ｄを形成
している。

また、環状溝部６ｃ内に、第４図に示すように、ボス部
２ａの上記切欠き２ｆに対応してこれに略平行にＬ字状
の切欠き６ｅを刻設し、この切欠き底から上記切欠き２
ｆの半径方向辺に向けて平歯車６を水平に貫通するよう
にめねじを螺設し、このめねじに位置調整部材としての
セットシュー１５を螺合している。

Ｌ記ゴムパッド１１．１２は、第２図に示すように、第
１および第２の支持部材７．９に刻設された切欠き１４
．１４に両端を嵌め込まれ夫々同一の圧縮力で縮装され
る。このとき、第１および第２の平歯車２．６は、上記
ゴムパッド１１．１２の反発力によって第１および第２
の支持部材７゜９を介して均等に付勢され、その歯面は
第４図に示す如くα０ずれた状態にあり、図中のセット
シュー１５の先端は、切欠き２ｆを押圧することなく、
これに軽く接触するのみである。

上記構成の歯車のバックラッシュ除去装置の動作を第５
図を参照しながら述べる。

まず、第１および第２の平歯車２．６の歯面が、前述の
如くα０ずれた状態（第４図参照）の場合、ゴムパッド
ＩＩ、１２の各縮みをＱ、ｍｙ、ゴムパッドのバネ定数
をｋ（ｋｇ／ａ１・■）とすると、ゴムパッドの圧縮応
力は図中のＮ点で示されるように、ａ　＋　＝　ｋｘ　
Ｑ＋　（ｋｇ／ｃｍ”）となる。

次に、第２の平歯車６の螺着したセットシュー１５をね
じ込んで、その先端でボス部２ａの切欠き２ｆを周方向
に押圧し、第２の平歯車６を第１の平歯車２に対して、
上記ゴムパッドの反発力に抗して、図中の矢印Ｘの如く
強制的にα０回動させ、両手歯車２．６の歯形を一致さ
せる。この強制的回動で、それまで均等に圧縮されてい
たゴムパッドは、ゴムパッド１２，１２．１２がより圧
縮され、ゴムパッド１１．１＋、、１１が圧縮を緩和さ
れるようになる。このとき、ゴムパッド１２の新たな縮
みρ２は、ゴムパッドの取付中心径をＬ２（第２図参照
）とすると、 従って、ゴムパッド１２の縮みはＱ＋＋（ｂ、その圧ゴ
ムバッド１１の縮みはＱ、−（１３、その圧縮応力は点
、Ｂ点で示される。

続いて、歯形を一致させた両手歯車２．６の歯面を、第
１図に示す如く、ラック１３の歯面に噛み合わせ、ラッ
ク１３を取付精度調整の後、ポル１−１６．１６．１６
で固定する。その後、セットシュー１５をゆるめて、切
欠き２ｆに当接しない位置まで後退させる。

これによって、ゴムパッド１１とゴムパッド１２の圧縮
量の差による反発力で、第１および第２の平歯車２．６
間には常に相寄るように戻ろうとするトルクＴが生じ、
ラックＩ３の歯面を両手歯車２，６が両側から挾み込む
ように押さえ込み、バックラッシュを強制的に除去する
。ラックＩ３の南面を押す上記反発力Ｆは、下式の如く
なる。

Ｆ＝Ｓ（σ　×３−σ　×３） Δ　　　　　Ｂ ただし、Ｓはゴムパッドの底面積（ａｍ’）である。

また、ラックの歯面を押す上記トルクＴは、下記の（１
）式の如くなる。

歯車２．６の回転動作中、正転、逆転にかかわらずラッ
ク１３の歯が常に確実に挾持され、異常振動やガタが生
じないよう、上記（１）式の右辺のパラメータＳ　、に
、　Ｌ　？＋αは、左辺のトルクＴが伝達軸ｌの伝達す
る最大トルクＴｍａｘよりも大きくなるように選定する
。

さらに、歯車２．６の回転動作時には、バックラッシュ
除去動作により両歯車間に±β０の回転運動が生じる。

この回転運動によるゴムパッドの従って、ゴムパッドの
最大圧縮応力σｍａＸは、第５図に示す如くσｍａｘ−
σＡ十σＣσｍａｘがゴムパッド固有の許容応力σ。よ
り十分小さくなるよう、ｋ、Ｌｔ、α、βを選定する。

また、ゴムパッドの最小圧縮応力σｍｉｎは、６ｍ１ｎ
＝このσｍｉｎが正値になるよう＆、Ｌ６．α２βを選
定して、引張荷重によるゴムパッドの疲労劣化を防ぐ。

こうして選定されたゴムパッドによる強制的バックラッ
シュ除去装置は、従来のばねによるバックラッシュ除去
装置に比べて、歯面に加わる振動や衝撃力を吸収し減衰
させる能力が格段に大きく、良好に動作することが確か
められた。なお、ゴムパッドの圧縮応カー縮み特性が第
５図に示す如き直線関係にない場合でも、前述のような
パラメータの選定により同様の効果を奏し得ることは言
うまでもない。

」二記実施例では、第１および第２の支持部材７゜、９
に交互に挾まれるゴムパッド１１．１２を円周方向に等
間隔に合計６個設けているので、両手歯車２．６による
バックラッシュ除去動作が円滑かつ均一に行なわれる。

また、ボス部２ａ外周の切欠き２「を、第２の平歯車６
に螺着したセットシュー１５で周方向に押圧して、両手
歯車の歯形の調整をするようにしているので、噛合を伴
うラックＩ３への着脱時に両手歯車２．６をあたかも単
一の歯車として取扱えるため着脱作業が極めて容易に行
える。

なお、上記実施例では、噛合するラックとビニオンにつ
いて述べたが、本発明に係る装置は噛合する２つの平歯
車にも適用できることは言うまでもない。

また、第１および第２の支持部材を夫々１個設け、これ
に挾まれるゴムパッド１２を１ｐＩとすることもできる
。勿論第１および第２の支持部材を夫々円周方向に２個
以上設けると共に、夫々の支持部材間にゴムパッド＋　
１．１１，１２．１２を設けた方が回転バランスを保つ
ことができるため好ましい。

〈発明の効果〉 以上の説明で明らかなように、本発明の歯車のバックラ
ッシュ除去装置は、伝達軸にボス部を外嵌して固定され
る第１の平歯車と、この第１の平歯車、１−Ｈ−の歯肝
本右１．ト胛士゛ス諏じ同仙白ｌ＋”　１．−外嵌する
第２の平歯車と、この第２の平歯車を上記第１の平歯車
のホイール部とで挾むように上記ボス部に固定した第１
の支持部材と、この第１の支持部材と円周方向で対向す
るように上記第２の平歯車に固定した第２の支持部材と
、上記第１および第２の支持部材間に縮装されたゴムパ
ッドとを備えているので、歯面が大きく摩耗するまで歯
車の再調整が不要で、同芯度や歯面精度の厳格でない低
価格の歯車であっても、ゴムパッドの圧縮力により第１
および第２の平歯車が噛合ずべき歯車を強固に挾持する
ため、常に過大なバックラッシュを除去できるとともに
、振動や衝撃力に対する減衰作用が大きく、噛合する歯
車を強固に挾持して確実に回転トルクを伝達でき、安価
で高性能なバックラッシュ除去装置としてその効果は著
しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の一部破断斜視図、第２図
は第１図の平歯車の底面図、第３図は第１図の平歯車の
縦断面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ断面図、第５図
はゴムパッドの圧縮量と圧縮応力の関係を示す図である
。 ｌ・・・伝達軸、２・・・第１の平歯車、２ａ・・・ボ
ス部、３・キー、６・・・第２の平歯車、７，７．７・
・・第１の支持部材、８，８．訃・・第２の支持部材、
１１，１１゜１　ｔ、Ｉ　２．１２．１２・・・ゴムパ
ッド、１３・・・ラック。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）伝達軸にボス部を外嵌して固定される第１の平歯
   車と、この第１の平歯車と同一の歯形を有し上記ボス部
   に回動自在に外嵌する第２の平歯車と、この第２の平歯
   車を上記第１の平歯車のホィール部とで挾むように上記
   ボス部に固定した第１の支持部材と、この第１の支持部
   材と円周方向で対向するように上記第２の平歯車に固定
   した第２の支持部材と、上記第１および第２の支持部材
   間に縮装されたゴムパッドとを備えて、上記第１および
   第２の平歯車で噛み合うべき歯車を挾持するようにした
   ことを特徴とする歯車のバックラッシュ除去装置。
2. （２）上記特許請求の範囲第１項に記載の歯車のバック
   ラッシュ除去装置において、上記第１および第２の支持
   部材とゴムパッドからなる組を２組以上備えたことを特
   徴とする歯車のバックラッシュ除去装置。
3. （３）上記特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   歯車のバックラッシュ除去装置において、上記第１の平
   歯車のボス部外周に切欠きが刻設され、上記第２の平歯
   車に、先端が上記切欠きに当接してこの切欠きを周方向
   に押圧する位置調整部材が螺着されていることを特徴と
   する歯車のバックラッシュ除去装置。