JPH08247784A - 歯車のバックラッシュ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 汎用性に優れた歯車のバックラッシュ測定装
置を得ること。 【構成】 測定対象の歯車の少なくとも一方に噛み合う
回転検出歯車と、この回転検出歯車を測定対象の歯車に
対し両者のバックラッシュがない状態に付勢する付勢機
構とを設けたうえで、測定対象の歯車の空転量または回
転角遅れを回転検出歯車の回転軸に取り付けた回転セン
サの出力信号によって求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、歯車のバックラッシュ
測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】歯車の噛み合わせにおけるバックラッシ
ュの調整は、歯車を用いる装置では必須の作業である。
この作業において、歯車径が大きいときは、厚みゲ−ジ
等を用いた調整、確認することができるが、歯車径の小
さい場合には、測定が困難であり、調整者の経験による
等、数値化されない場合があった。

【０００３】そこで、特開平１−１６５９２９号公報あ
るいは特開平５−５２７０５号公報に開示されているよ
うなバックラッシュ測定装置がある。

【０００４】特開平５−５２７０５号公報に開示されて
いるバックラッシュ測定装置は、噛み合った２つの歯車
の一方を固定し、他方の歯車を正逆両方向に回転させた
とき、両者の噛み合いにより、他方の歯車が停止する左
右回転の回転範囲を測定することにより、バックラッシ
ュを測定するものである。

【０００５】特開平１−１６５９２９号公報に開示され
たバックラッシュ測定装置は、噛み合った２つの歯車の
一方を正逆両方向に回転させ、他方の歯車が従動するま
での回転遅れを測定することにより、バックラッシュを
測定するものである。

【０００６】図６は、噛み合う２つの歯車１ａ，１ｂの
うち１ｂを固定し、１ａを左右に回転させ、歯車１ａの
回転を回転センサ２aで測定する装置の概要を示した構
成図であり、歯車１ａは歯車１ｂとのバックラッシュの
範囲で空転するので、この空転量を回転センサ２ａで角
度として測定する。そして、歯車１ａの直径に比例した
係数を乗ずることにより、歯車１ａ，１ｂのバックラッ
シュを求める。

【０００７】この様子を図７に示す。例えば最初に歯車
１ａを右向き（時計回り）に回転させると、回転センサ
２ａは歯車１ａの回転角に比例した出力信号を送出す
る。やがて歯車１ａは、歯車１ｂに当たって動かなくな
るため、回転角は上昇しなくなる。次に、歯車１ａを左
向き（反時計回り）に回転させると、回転角は下降し、
歯車１ａが逆方向で歯車１ｂに当たるまで回転角は下降
する。この時の、回転角をＧ、歯車１ａの半径をＲとす
ると、歯車１ａ，１ｂのバックラッシュは、「Ｇ（ラジ
アン）×Ｒ」となる。

【０００８】図８は、２つの歯車の一方を正逆両方向に
回転させ、他方の歯車が従動するまでの回転遅れを測定
する装置の概要を示す構成図であり、歯車１ａに回転セ
ンサ２ａ、歯車１ｂに回転センサ２ｂを取り付ける。そ
して、歯車１ａ，１ｂの少なくとも一方を正逆方向にに
回転させたときの両者の回転角のずれを回転センサ２
ａ，２ｂの出力信号によって測定する。

【０００９】この様子を図９に示す。例えば歯車１ａを
右向きに回転させると、歯車１ｂはバックラッシュの存
在のために途中のｐ１点から回転し始める。次に、歯車
１ａによって歯車１ｂが従動回転した後、歯車１ａを逆
向きに回転させる。このとき歯車１ｂはバックラッシュ
の反対方向で歯車１ａに当たるまで停止しており、途中
ｐ３点から従動して回転するようになる。この時のバッ
クラッシュは不感帯の大きさをＧ、歯車１ａの半径をＲ
とすると、「Ｇ（ラジアン）×Ｒ」となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のバックラッシュ測定装置にあっては、回転センサ
２ａ，２ｂを歯車１ａ，１ｂの回転軸に取り付けている
ため、歯車１ａ，１ｂの取付け場所等の原因で回転セン
サ２ａ，２ｂを歯車１ａ，１ｂの回転軸に取り付けるこ
とができない場合は、バックラッシュを測定できず、測
定対象の歯車の回転軸が外部に露出した構造に限定さ
れ、汎用性に劣るという問題がある。

【００１１】本発明の目的は、汎用性に優れた歯車のバ
ックラッシュ測定装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、噛み合った２つの歯車の一方の歯車に噛
み合う回転検出歯車と、この回転検出歯車を前記一方の
歯車に対し両者のバックラッシュがない状態に付勢する
付勢機構とを設けたうえで、回転検出歯車の回転軸に回
転センサを取付け、他方の歯車を固定した状態で一方の
歯車を正逆方向に回転させ、その回転が他方の歯車で制
止されるまでの回転角を回転センサで測定し、その回転
角によってバックラッシュを求めるようにしたことを特
徴とする。

【００１３】また、噛み合った２つの歯車の両方の歯車
にそれぞれ噛み合う２つの回転検出歯車と、この回転検
出歯車を対応する歯車に対し両者のバックラッシュがな
い状態に付勢する付勢機構とを設けたうえで、各回転検
出歯車の回転軸に回転センサをそれぞれ取付け、一方の
歯車を正逆方向に回転させ、その回転によって他方の歯
車が従動回転するときの回転遅れ角を２つの回転センサ
の回転角検出信号によって測定し、その回転遅れ角によ
ってバックラッシュを求めるようにしたことを特徴とす
る。

【００１４】

【作用】上記手段によれば、回転検出歯車は測定対象の
歯車に対し、付勢機構からの付勢力により、バックラッ
シュ等の回転伝達のずれ、不感帯が生じないように整列
される。これにより、回転センサと測定対象の歯車はバ
ックラッシュがない状態で一体となって回転する状態と
なる。この状態で測定対象の歯車を正逆方向に回転させ
ると、両歯車はバックラッシュの分だけの回転ずれを生
じる。これを、回転センサで検出することにより、両歯
車のバックラッシュを測定することができる。

【００１５】したがって、測定対象の歯車の回転軸が露
出していないような取付け状態、あるいは組立て状態で
あっても、測定対象の歯車の径方向が開放可能であれ
ば、回転検出歯車を測定対象の歯車に噛み合わせ、バッ
クラッシュを測定することができる。

【００１６】この場合、付勢機構としては、回転検出歯
車を測定対象の歯車の軸方向に付勢するスプリング、あ
るいは回転方向の回転トルクを与えるモータなどを用い
ることができる。測定対象の歯車の軸方向に付勢した場
合、回転検出歯車と測定対象の歯車は、歯の両側のバッ
クラッシュがない状態に噛み合うものとなる。

【００１７】また、回転方向の回転トルクを与えた場
合、回転検出歯車と測定対象の歯車は歯の両側のバック
ラッシュのうち片方のバックラッシュがない状態に噛み
合うものとなる。測定対象の歯車の右または左回転が行
われても、このバックラッシュがない状態で回転検出歯
車は回転する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて説
明する。

【００１９】図１は、本発明の第１の実施例を示す構成
図である。

【００２０】この実施例のバックラッシュ測定装置は、
噛み合った２つの歯車１ａ，１ｂの一方の歯車１ａに噛
み合う回転検出歯車４ａと、この回転検出歯車４ａを一
方の歯車１ａの軸方向（図示矢印Ａ方向）に付勢するス
プリングから成る付勢機構７とを設け、さらに回転検出
歯車４ａの回転軸に回転センサ２ａを取付け、歯車１ｂ
を固定した状態で、一方の歯車１ａを正逆方向に回転さ
せ、その回転が他方の歯車１ｂで制止されるまでの回転
角を回転センサ２ａで測定し、その回転角によってバッ
クラッシュを求めるようにしたものである。

【００２１】なお、歯車１ａは、この歯車１ａの回転軸
にモータの回転軸を結合することによって回転させるよ
うになっている。

【００２２】この構成によれば、回転検出歯車４ａは測
定対象の歯車１ａに対し、付勢機構７からの図示矢印Ａ
方向の押圧力により、バックラッシュ等の回転伝達のず
れ、不感帯が生じないように整列される。すなわち、歯
の両側のバックラッシュがない状態に堅固に噛み合った
状態になる。これにより、回転センサ２ａと測定対象の
歯車１ａはバックラッシュがない状態で一体となって回
転する状態となる。

【００２３】この状態で歯車１ａを正逆方向に回転させ
ると、両歯車１ａは歯車１ｂとのバックラッシュの分だ
けの空転したのち、歯車１ｂによって回転が制止され
る。この回転が制止されるまでの回転角を回転センサ２
ａの回転角検出信号によって測定し、これに回転検出歯
車４ａの半径値を乗じてバックラッシュを求める。

【００２４】したがって、測定対象の歯車１ａの回転軸
が露出していないような取付け状態、あるいは組立て状
態であっても、測定対象の歯車の径方向が開放可能であ
れば、回転検出歯車４ａを測定対象の歯車１ａに噛み合
わせ、バックラッシュを測定することができる。

【００２５】図２は、本発明の第１の実施例を示す構成
図である。

【００２６】この実施例のバックラッシュ測定装置は、
噛み合った２つの歯車１ａ，１ｂの両方にそれぞれ噛み
合う２つの回転検出歯車４ａ，４ｂと、この回転検出歯
車４ａ，４ｂを対応する歯車１ａ，１ｂの軸方向（図示
矢印Ａ，Ｂ方向）に付勢するスプリングから成る付勢機
構７ａ，７ｂとを設け、さらに、各回転検出歯車４ａ，
４ｂの回転軸に回転センサ２ａ，２ｂをそれぞれ取付
け、一方の歯車１ａを正逆方向に回転させ、その回転に
よって他方の歯車１ｂが従動回転するときの回転遅れ角
を２つの回転センサ２ａ，２ｂの回転角検出信号によっ
て測定し、その回転遅れ角に回転検出歯車４ａの半径値
を乗じてバックラッシュを求めるようにしたものであ
る。

【００２７】なお、歯車１ａは、この歯車１ａの回転軸
にモータの回転軸を結合することによって回転させるよ
うになっている。

【００２８】この構成においては、回転検出歯車４ａ，
４ｂは測定対象の歯車１ａ，１ｂに対し、付勢機構７
ａ，７ｂからの図示矢印Ａ，Ｂ方向の押圧力により、バ
ックラッシュ等の回転伝達のずれ、不感帯が生じないよ
うに整列される。これにより、回転センサ２ａ，２ｂと
測定対象の歯車１ａ，１ｂはバックラッシュがない状態
で一体となって回転する状態となる。

【００２９】この状態で歯車１ａを正逆方向に回転させ
ると、歯車１ｂは歯車１ａとのバックラッシュの分だけ
の遅れて回転する。この従動回転するときの回転遅れ角
を２つの回転センサ２ａ，２ｂの回転角検出信号によっ
て測定し、その回転遅れ角に回転検出歯車４ａの半径値
を乗じてバックラッシュを求める。

【００３０】これにより、図１の実施例と同様の効果が
得られる。

【００３１】図３は、本発明の第３の実施例を示す構成
図であり、この実施例は、スプリングに代えてモータか
らの回転トルクにより、回転方向の押圧力を回転検出歯
車に与えるようにしたものである。

【００３２】すなわち、歯車１ａ，１ｂと回転検出歯車
４ａの間のバックラッシュを除くために回転方向のトル
クを与えるモータ３ａを付加し、このモータ３ａの回転
軸に取り付けた歯車８ａを介して回転方向のトルクを回
転検出歯車４ａに与えるようにしたものである。

【００３３】なお、測定装置としての取付け易さを考慮
し、回転検出歯車４ａと歯車１ａ，１ｂの間に補助歯車
５ａを介在させている。この補助歯車５ａを介在させる
ことにより、測定装置としての取付け易さが向上し、か
つ歯車１ａ，１ｂと回転検出歯車４ａとの歯車形状を独
立に設定できる等の利点がある。この場合、歯車１ａ，
１ｂと回転検出歯車４ａの歯形が異なるときは、補助歯
車５ａに両者の歯形を用意した２枚重ねの形状とする。

【００３４】すなわち、歯車１ａ，１ｂと噛み合う部分
には、歯車１ａ，１ｂの形状、回転検出歯車４ａと噛み
合う部分にはその形状に合わせた２枚の歯車を重ねたも
のにする。これにより、異なる形状の歯車１ａ、１ｂの
測定を行なうとき、バックラッシュ測定装置全体の歯車
形状の変更が不要となる。

【００３５】この実施例においては、回転方向のトルク
を回転検出歯車４ａに与えることにより、回転検出歯車
４ａと補助歯車５ａ、補助歯車５ａと歯車１ａとの間で
は、歯の片側のバックラッシュがない状態に保持され
る。

【００３６】このような構成においても図１の実施例と
同様にして歯車１ａ，１ｂのバックラッシュを測定する
ことができる。

【００３７】図４は、本発明の第４の実施例を示す構成
図であり、図３の実施例と同様、スプリングに代えてモ
ータからの回転トルクにより、回転方向の押圧力を回転
検出歯車に与えるようにしたものである。

【００３８】すなわち、歯車１ａ，１ｂと回転検出歯車
４ａ，４ｂの間のバックラッシュを除くために回転方向
のトルクを与えるモータ３ａ，３ｂを付加し、このモー
タ３ａ，３ｂの回転軸に取り付けた歯車８ａ，８ｂを介
して回転方向のトルクを回転検出歯車４ａ，４ｂに与え
るようにしたものである。

【００３９】なお、測定装置としての取付け易さを考慮
し、回転検出歯車４ａ，４ｂと歯車１ａ，１ｂの間に補
助歯車５ａ，５ｂを介在させている。

【００４０】このような構成においても図２の実施例と
同様にして歯車１ａ，１ｂのバックラッシュを測定する
ことができる。また、異なる形状の歯車１ａ、１ｂの測
定を行なうとき、バックラッシュ測定装置全体の歯車形
状の変更が不要となる。

【００４１】図５は、図３の構成に対し、バックラッシ
ュを計算し、表示する部分も含めた装置全体の構成を示
すブロック図であり、回転センサ２ａ，回転検出歯車４
ａ，補助歯車５ａ，モ−タ３ａはフレ−ム９に歯車８
ａ，４ａ，５ａが噛み合った状態で取り付けられてい
る。そして、フレーム９は補助歯車５ａが歯車１ａ，１
ｂに噛み合うように取付け穴１０によって固定される。

【００４２】バックラッシュ測定装置の電気回路側に
は、回転センサ２ａの回転角を検出する回転検出回路１
１、その出力信号からバックラッシュを計算し、表示回
路１３に表示させる演算制御回路１２と、モータ３ａを
駆動するモータ駆動回路１４および電源１５とが設けら
れ、回転センサ２ａの出力信号からバックラッシュを計
算し、表示回路１３に数値表示させるようになってい
る。

【００４３】ここで、回転センサ２ａとしては、例えば
ロ−タリ−エンコ−ダ、あるいはポテンショメ−タを使
用する。また、制御回路１２としては、１チップＣＰＵ
等を使用する。

【００４４】このような構成から成る部分を（図５の破
線内の部分）ユニット化しておくことにより、携帯性に
優れ、汎用性のあるバックラッシュ測定装置として簡便
に使用することが可能になる。

【００４５】なお、図４の機構構成でバックラッシュを
測定する場合は、図５のフレーム９を２組用意し、これ
らを測定対象の歯車１ａ，１ｂに噛み合わせることにな
る。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定対象の歯車の少なくとも一方に噛み合う回転検出歯
車と、この回転検出歯車を測定対象の歯車に対し両者の
バックラッシュがない状態に付勢する付勢機構とを設け
たうえで、測定対象の歯車の空転量または回転角遅れを
回転検出歯車の回転軸に取り付けた回転センサの出力信
号によって求めるようにしたので、汎用性に優れた歯車
のバックラッシュ測定装置とすることができる。

【００４７】また、補助歯車を介在させることにより、
測定装置としての歯車形状と被測定系の歯車形状とを分
離でき、測定装置としての取扱い易さが一段と向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す構成図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示す構成図である。

【図４】本発明の第４の実施例を示す構成図である。

【図５】本発明の第５の実施例を示す構成図である。

【図６】従来装置の一例を示す構成図である。

【図７】図６の従来装置の動作を説明するための回転セ
ンサ出力波形図である。

【図８】従来装置の他の例を示す構成図である。

【図９】図８の従来装置の動作を説明するための回転セ
ンサ出力波形図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ…測定対象の歯車、２ａ，２ｂ…回転セン
サ、３ａ，３ｂ…モータ、４ａ，４ｂ…回転検出歯車、
５ａ、５ｂ…補助歯車、７…付勢機構、１１…回転検出
回路、１２…演算制御回路、１４…モ−タ駆動回路、１
３…表示回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 禎幸 愛知県尾張旭市晴丘町池上１番地 株式会 社日立製作所オフィスシステム事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噛み合った２つの歯車の一方の歯車に噛
   み合う回転検出歯車と、この回転検出歯車を前記一方の
   歯車に対し両者のバックラッシュがない状態に付勢する
   付勢機構と、前記回転検出歯車の回転軸に取り付けた回
   転センサと、前記２つの歯車のうち他方の歯車を固定し
   た状態で一方の歯車を正逆方向に回転させる駆動源と、
   一方の歯車の回転が他方の歯車で制止されるまでの回転
   角を前記回転センサの出力信号によって検出し、その回
   転角によって噛み合った２つの歯車のバックラッシュを
   求める演算制御手段とを備えることを特徴とする歯車の
   バックラッシュ測定装置。
2. 【請求項２】 噛み合った２つの歯車の両方の歯車にそ
   れぞれ噛み合う２つの回転検出歯車と、この回転検出歯
   車を対応する歯車に対し両者のバックラッシュがない状
   態に付勢する付勢機構と、各回転検出歯車の回転軸にそ
   れぞれ取り付けた回転センサと、前記２つの歯車のうち
   一方の歯車を正逆方向に回転させる駆動源と、一方の歯
   車の回転によって他方の歯車が従動回転するときの回転
   遅れ角を２つの回転センサの回転角検出信号によって検
   出し、その回転遅れ角によってバックラッシュを求める
   演算制御手段とを備えることを特徴とする歯車のバック
   ラッシュ測定装置。
3. 【請求項３】 噛み合った２つの歯車と回転検出歯車と
   の間に介在する補助歯車を備えることを特徴とする請求
   項１または２記載の歯車のバックラッシュ測定装置。