JPS622069A - 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、正逆回転を繰り返
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６９−２２７１１５
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４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２主歯車、６は主軸、６は第１
副歯車、７は第２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１０
を介してハウジング９に回転自在処支持される。

従動歯車２も軸受１０を介して回転自在に支持される。

第１主歯車３と第１副歯車６は同歯数で、駆動歯車１に
噛合する。第２主歯車４と第２副歯車７は同歯数で従動
歯車２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６は、軸受１
０を介して回転自在忙ハウジング９に支持される。主軸
６の一端には第１主歯車３が、他端には第２主歯車４が
固定される。本例では主軸６と第２主歯車４とは一体に
形成されている。副軸８の両端には第１副歯車６と第２
副歯車７が固定され、第１副歯車６のボス部６ａに設け
られた凹部と副軸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１副
歯車６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てその動
作を説明する。

駆動歯車１と第１主歯車３、第１副歯車６の間の噛合部
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１
副歯車６と第２副歯車７を介して作用する。このうち第
２副歯車７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２主歯車を回転する力として働く。この力は
次に主軸６を介して第１主歯車３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１副歯車６
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１主歯車３と第１副歯車６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１副歯車
６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、トルクが復元力よシ大きい場
合には、各歯面すきま分だけ軸が捩れ、その後主軸５も
同時にトルクを伝達する。トルクが復元力よシ小さい場
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
なシ、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
クが復元力よシ大きくなると両軸でトルク伝歯面間すき
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、
副軸の剛性を下げるか、長さを伸す必要がある。しかし
剛性を下げると振動が発生しやすくなり、また長さを伸
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。

問題点を解決するための手段 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、駆動歯車と、従動歯車と、駆動歯車と噛合する第１
主歯車と、従動歯車と噛合する第２主歯車と、駆動歯車
と噛合する第１副歯車と、従動歯車と噛合する第２副歯
車と、第１主歯車と第２主歯車を結合し回転自在に支持
する中空の主軸と、第１副歯車と第２副歯車を結合し回
転自在に支持し、主軸の中空部に同じに設けられ、所要
ねじ９弾性変形を与えられる副軸と、副軸と第１副歯車
又は第２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、噛合する歯車の中心間距離を可変にし固
定できる機構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、副軸の捩り弾性変形の
復元力により各歯車の噛合部の背隙を除去し、歯車の中
心間距離を最適に設定固定することにより、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、小形で
、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、従動歯車２、第１主歯車３、第２主歯車４、
主軸５、第１副歯車６、第２副歯車７、副軸８、ノ・ウ
ジング９、軸受１ｏは従来例と同じである。本発明で異
なるのは、副軸８と第１副歯車８との相対位置の設定及
び固定する機構と、駆動歯車１と主軸６との軸間距離の
調整固定機構を加えたことと、主軸６と従動歯車２との
軸間距離調整固定機構を加えたことである。第２図は副
軸８と第１副歯車６との相対位置の設定固定機構をあら
れしたもので、１２は偏心ピン、１３は滑り子、６ａは
第１副歯車に設けられた溝である。偏心ピン１２０円筒
面１２ａは副軸８のフランジ部８ａと回転可能に嵌合接
触し、偏心円筒面１２ｂは円筒面１２ａの軸中心に対し
偏心しており、滑り子１３の穴部に回転可能に嵌合され
ている。滑り子１３は溝６ａに径方向に摺動可能に嵌合
され、溝θ＆の側面と滑り子１３の側面は面接触してい
る。偏心ピン１２を回転すると、偏心円筒面１２ｂは円
筒面１２ａに対して偏心の為に平行移動を伴いながら回
転する。この時、滑り子１３は偏心円筒面１２ｂの平行
移動により同時に移動し、径方向には溝６ａに沿って動
き、円周方向には、面接触をしているため、第１副歯車
６の回転運動となる。即ち、偏心ピン１２の回転により
、副軸８に対して、第１副歯車６は相対回転することに
なる。そこで、各歯車を噛合組立状態において偏心ピン
１２を回転することにより、第１副歯車６と副軸８の間
に相対回転を与え、その相対位置をある程度任意に設定
できる。この時各歯車は噛合状態であるので歯面すきま
分取上の相対回転は各部の変形、特に副軸８の捩シ弾性
変形として吸収される。よって所定の復元力を得るに必
要な捩り弾性変形分だけの変形を与えることができる◇
また、副軸８に弾性変形を与えた状態で偏心ピン１２を
固定し、副軸８と第１副歯車６を固定することにより、
ゆるみ等なく恒常的に機能を発揮することができる。ま
た、偏心ピン１２の偏心量を大きく設定することにより
、副軸８と第１副歯車６の組立相対位置と、各歯車の噛
合位置を、選択組立や、各部品の位置合わせかなくとも
組立調整できるものである。さらに従来例で述べられて
いる調整機構と比べて、接触部がすべて面接触となって
いるため、接触部の経時変形や、へたり等が生じに＜＜
、信頼性が向上するものである。次に、軸間距離の調整
機構について説明する０従動歯・車中心と、主軸中心の
調整についてまず述べる。１４は円筒で、その外周円筒
面１４ａは、。

ハウジング９に回転可能に嵌合され固定される＠内周円
筒面１４ｂは外周円筒面１４ａに対して中心が偏心して
おり、その内部に主軸６を回転自在に支持する軸受１ｏ
が取着される。この円筒１４を回転すると、内周円筒面
１４ｂの中心は、偏心量を半径とする円軌道上を移動す
る０即ち、主軸中心もその円軌道上を動き、従動歯車中
心が固定されているので、中心間距離は偏心量の２倍の
範囲内で調整設定できることとなる。また円筒１４の１
回転が偏心量の２倍に変位が変換される為、微調整が容
易で、また外周円筒面が円筒面で接触している為に面接
触に近く、接触面のへた。り等も生じに＜＜、信頼性が
向上する。主軸５と駆動歯車１の中心間距離も同様の機
構で調整固定される。

１６は円筒で、円筒１４と同様の構造を有し、歯車の噛
合部のみ切欠部を有す点が異なる。またこの場合は、主
軸中心が移動可能な為、あらかじめ主軸と従動歯車の軸
間距離を調整固定後に、円筒１６を回転し、主軸６と駆
動歯車１の軸間距離を調整固定する。固定法は本実施例
では円筒側面よりねじ止めとしたが、接着でも溶接でも
よく、要は固定できればよい。歯車の軸間距離を変化さ
せると噛合する歯車の歯面間すきまは変化する即ち、軸
間距離を大きくすると歯面間すきまが大きくなる。よっ
て上述の様に軸間距離を変化させることにより、歯面間
すきまを最適な値に設定できることとなる０これにより
、従来例の問題点の所で述べたようＫ、副軸の剛性を下
げることなく、歯車の小形化を図ることができる。また
背隙除去については従来例と同様に機能する。

以下本発明の第２の実施例について第３図を参照しなが
ら説明する。

第３図において、第１図に示した第１の実施例と異なる
点は、円筒１５がなく、軸心の移動は主軸のみが可能で
ある点である。このような構成とすることによシ、従動
歯車２と主軸６の軸間距離を変化すると同時に、駆動歯
車１と主軸５の軸間距離も変化する。しかしこの場合問
題となるのは、歯面間すきまに対応する主軸の回転角の
２ケ所の噛合部の和である。そこで従動歯車２と第２主
歯車４０間の歯車間すきまに対応する主軸の回転角の方
が、駆動歯車と第１主歯車３の間のそれに対して、同じ
歯面間すきまとすると大きくなる。即ち、従動歯車２と
第２主歯車４との歯面間すきまを最適となるように設定
しても、ある程度は、主軸の回転角の和とすると小さく
なり、十分に機能する。また軸間調整機構が１ケ所のみ
であるので、構造が比較的簡単になシ、また調整の手間
も少なくなる。本実施例では駆動側に対して従動側が減
速側となるので、従動歯車と主軸間を最適に設定したが
、逆に増速時は、駆動歯車と主軸間を最適に設定すれば
よい。

なお、本実施例においては、第１副歯車６と副軸８の間
の固定位置を可変にし、固定する機構を設けたが、別に
、第２副歯車７と副軸８の間でもよい。また第１の実施
例において、円筒１４と１６は別々に設けたが、一方が
他方の内側に存してもよい。その場合は、２ケ所の軸間
調整が独立にできるが、機構全体が大きくなる。また主
軸と従動歯車間の軸間距離調整機構において、主軸側を
可動としたのは、従動歯車の位置を固定したいからであ
り、その必要がなければ、従動歯車側を可動にした方が
、２ケ所の軸間距離を独立に調整できるので好ましい。

この点は第２の実施例についても同様である。要は、減
速側の軸の位置を変えるだけでもよいということである
。また、軸間距離の可変機構として、偏心部を有した円
筒で軸を支持したが、別に他の方法でもよい。要は軸間
距離を可変に固定できればよい。また、歯車は直歯平歯
車を用いたが、斜歯平歯車でもよい。

発明の効果 以上の様に本発明は、駆動歯車と、従動歯車と、駆動歯
車と噛合する第１主歯車と、従動歯車と噛合する第２主
歯車と、駆動歯車と噛合する第１副歯車と、従動歯車と
噛合する第２副歯車と、第１主歯車と第２主歯車を結合
し回転自在に支持する中空の主軸とく第１副歯車と第２
副歯車を結合し回転自在に支持し、主軸の中空部に同じ
に設けられ、所要ねじり弾性変形を与えられる副軸と、
副軸と第１副歯承又は第２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、噛合する歯車の中心間
距離を可変にし固定できる機構を設けることにより、苛
政によるガタを除去し、歯面間すきまを最適に設定でき
る為、歯車を小形に出来、剛性を高く設定出来るため、
振動、騒音を小さく出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における苛政除去歯車装
置の全体の正面断面図、第２図は第１図の主要構成部の
一部断面斜視図、第３図は本発明の第２の実施例におけ
る苛政除去歯車装置の正面断面図、第４図は従来の苛政
除去歯車装置の正面断面図、第５図は第４図の局部を示
す側面図である０ １・・・・・・駆動歯車、２・・・・・・従動歯車、３
・・・・・・第１主歯車、４・・・・・・第２主歯車、
５・・・・・・主軸、６・・・・・・第１副歯１車、７
・・・・・・第２副歯車、８・・・・・・副軸、９・・
・・・・ハウジング、１２・川・・偏心ピン、１３・川
・・滑り子、１４・・・・・・円筒。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名３−
−７Ｉｔ・を 男　１　図　　　　　　　　　　　　　　　　　４−一
部２主・・５−　支軸 Ｇ’−−−％＋ｔ’＋奮１ ７−゛−第１　　＝１ ８−−−ｉ″ｊ軸 ９−−−ハウジング゛ イＺ−＋４＋じしン １ｊ−−−５↑リシ 庫−円筒 勇２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動歯車と、従動歯車と、前記駆動歯車と噛合す
   る第１主歯車と、この第１主歯車と同心に配され、前記
   駆動歯車と噛合し、第１主歯車と同歯数の第１副歯車と
   、前記従動歯車と噛合する第２主歯車と、第２主歯車と
   同心に配され、前記従動歯車と噛合し、第２主歯車と同
   歯数の第２副歯車と、第１主歯車と第２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２副歯車とを結合、回転自在に支持し、主軸の中空
   部に同心に設けられ、所要の捩り弾性変形を与えられた
   副軸と、この副軸と第１副歯車又は第２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、噛合する
   歯車の中心間距離を可変にし、固定できる機構を有した
   背隙除去歯車装置。
2. （２）副軸と第１副歯車又は第２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して、複数の互い
   に偏心した円筒面を有したピンと、その一方の円筒面に
   回転自在に嵌合する面を有し、副軸の径方向に移動可能
   な滑り子を介して、副軸と第１副歯車又は第２副歯車を
   結合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）噛合する歯車の中心間距離を可変にし、固定でき
   る機構として、ハウジングとの結合面の外周円筒面と、
   歯車回転軸を支える内周円筒面を有し、その外周円筒面
   と内周円筒面との軸心が偏心している回転可能な円筒を
   用いた特許請求の範囲第１項記載の背隙除去歯車装置。
4. （４）主軸に対して減速側に当る歯車の軸又は、主軸を
   円筒で支持した特許請求の範囲第３項記載の背隙除去歯
   車装置。