JPH06257660A - 歯車伝達機構 - Google Patents

歯車伝達機構

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JPH06257660A
JPH06257660A JP6766293A JP6766293A JPH06257660A JP H06257660 A JPH06257660 A JP H06257660A JP 6766293 A JP6766293 A JP 6766293A JP 6766293 A JP6766293 A JP 6766293A JP H06257660 A JPH06257660 A JP H06257660A
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JP
Japan
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gear
gears
backlash
conical
tooth
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JP6766293A
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English (en)
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Hiroshi Uchiyama
弘 内山
Takashi Yamazaki
隆 山崎
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NAGAOKA HAGURUMA SEISAKUSHO KK
Original Assignee
NAGAOKA HAGURUMA SEISAKUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 少なくとも一方の歯車として、ピッチ面が円
筒面であって、回転軸線に対して円錐角だけ傾いている
歯すじに沿って、歯のモジュールは変化せずに、転位係
数が一次的に変化するとともに、それにつれて歯車の外
形寸法も一次的に変化し、全体としてかさ歯車状を呈す
る円錐歯車を含み、少なくとも一方の歯車を軸方向に移
動させる弾圧機構を設けてなる。 【効果】 円錐歯車の特徴を併有しつつバックラッシを
除去又は調整でき、機械要素として広範囲な用途に活用
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えばロボットの位置決
め装置や測定機器に用いられるバックラッシの調整並び
に除去が可能な歯車伝達機構に関するものである。
【0002】ここでバックラッシとは歯車の作用歯面で
ない歯面間に生ずる隙間のことであり、図14の如く、
かみ合いピッチ円上の円弧の長さで表したものを円周方
向バックラッシ、歯面間の最短距離で表したものを法線
方向バックラッシという。
【0003】このバックラッシの目的は、歯車の製作誤
差、組み立て誤差及び回転時の発熱による体積変化等を
吸収する重要な働きをもっているが、例えばマニュプレ
ータのフレキシブル関節機構等の如く、正転、逆転によ
る伝達の遅れをできるだけ少なくしたいために、バック
ラッシ量を極力小さく調整しなければならないことがあ
る。
【0004】
【従来の技術】従来この種の歯車機構のバックラッシを
小さくする方法として、例えば組み立て中心距離を狭め
る、同歯数の歯車を二枚重ねにして歯の位相をずらして
歯厚を調整する等の方法が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、組み立
て中心距離を狭める方法は、回転中心が定められている
構造の場合には採用できず、また歯車を二枚重ねにして
歯の位相をずらす方法は、動力伝達に必要な歯幅を確保
すると歯車の軸方向長さが増加し、ギヤボックスの寸法
にも影響を与えるので、有効な方法とはいい得ないこと
があるという不都合を有している。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不都
合を解決することを目的とするもので、その要旨は、一
対の歯車の内、少なくとも一方の歯車として、ピッチ面
が円筒面であって、回転軸線に対して円錐角だけ傾いて
いる歯すじに沿って、歯のモジュールは変化せずに、転
位係数が一次的に変化するとともに、それにつれて歯車
の外形寸法も一次的に変化し、全体としてかさ歯車状を
呈する円錐歯車を含み、少なくとも一方の歯車を弾圧機
構により軸方向に移動してバックラッシを調整又は除去
することを特徴とする歯車伝達機構にある。
【0007】
【作用】少なくとも一方が円錐歯車からなる一対の歯車
は弾圧機構により相互に弾接される。
【0008】
【実施例】図1乃至図13は本発明の実施例を示し、図
1乃至図9は第一実施例、図10は第二実施例、図11
は第三実施例、図12は第四実施例、図13は第五実施
例である。
【0009】図1乃至図9の第一実施例において、G1
・G2は歯車であって、この場合両歯車G1・G2の双方
共に、ピッチ面Sが円筒面であって、回転軸線O1・O2
に対して円錐角δだけ傾いている歯すじに沿って、歯の
モジュールmは変化せずに、転位係数xが一次的に変化
するとともに、それにつれて歯車の外形寸法も一次的に
変化し、全体としてかさ歯車状を呈する円錐歯車となっ
ている。
【0010】ここで円錐歯車について詳述すると、歯車
は、その外観形状で大別すると、円筒歯車、かさ歯車
(ハイポイドギヤ)及びウオームギヤに分類することが
でき、円錐歯車をその分類に当てはめると、円筒歯車と
かさ歯車の中間に位置すると考えられる。外観はかさ歯
車であるが、基本設計は円筒歯車であり、性質は円筒歯
車、かさ歯車の両方を備えている歯車である。円錐歯車
の研究は古くから行われているが、名称はまだJISの
用語にも規定されておらず、円錐形インボリュート歯
車、コニカルギヤ、円錐歯車と称されている。前述の如
く、円錐歯車は形こそかさ歯車に似ているが、基本的に
は円筒歯車である。この円筒歯車設計には、歯元切り下
げ防止や中心距離合わせのため、歯切りピッチ線と歯車
の基準ピッチ円とを接しさせないで製作する転位設計と
いう技法がある。
【0011】図3の如く、基礎円bcの歯車において、
基準ピッチ円pcと歯切りピッチ線との距離を転位量x
mと称し、転位量をモジュールmで除した値を転位係数
xなる無次元数で表す。周知のとおり、図4の如く、イ
ンボリュート歯車の歯形は基礎円からの伸開線、即ちイ
ンボリュート曲線で作られている。転位設計すること
は、一本のインボリュート曲線のどの部分を歯形に採用
するかということなのである。よって、転位すると歯車
の外形寸法は、大きくなったり小さくなったり変化す
る。一般の転位歯車は、歯車の軸方向のどの位置でも転
位係数は同一の値をとる。これに対して、円錐歯車は、
ピッチ面Sが円筒面であって、回転軸線O1に対して円
錐角δだけ傾いている歯すじに沿って、歯のモジュール
mは変化せずに、転位係数xを一次的(直線的)に変化
させた歯車である。転位係数が変わると、それにつれて
歯車の外形寸法も一次的に変化し、全体としてかさ歯車
状を呈する。
【0012】円錐歯車は、歯幅設計において歯元切り下
げ限界転位係数xu及び歯先とがり限界転位係数xsによ
り制限を受け、この点において一般の円筒歯車と大きく
異なるといえる。円錐角δが大きくなる或いは歯数zが
少なくなると、歯幅の最大値は小さくなり、歯車として
成立しない場合がある。
【0013】この円錐歯車の製作は、通常の円筒歯車と
ほぼ同様に行うことができ、例えば図8の如く、ねじ状
のホブHをそのねじれ角だけ傾け、ホブHを例えばC方
向に回転させ、ホブHの軸方向の進みに相当したR方向
の回転を歯車素材Wに与えながらホブHに斜め方向の縦
送りFを与えることで創成歯切りがなされる。
【0014】円錐歯車は、かさ歯車と違い、交差軸間で
は、円錐頂点が一致しなくてもかみ合わせることがで
き、円筒歯車ともかみ合わせることができる。よって、
組み立ては容易であり、歯数比を変えるときは一方の歯
車を交換すればよいという特徴を有している。また歯面
の接触状態は、交差軸間では点接触、平行軸間では、は
すば歯車に類似して線接触する。
【0015】図9は、すぐば円錐歯車の円錐角δ、圧力
角と軸方向の1mm移動に対するバックラッシの変化量
との関係図であり、例えば円錐角5度、圧力角20度の
すぐば円錐歯車の場合、軸方向に1mm歯車を移動する
と約60μmバックラッシ量が変化する。このように円
錐歯車は、転位係数xを一次的(直線的)に変化させた
歯車であり、断面位置により歯先円直径と歯の厚さが異
なるため、歯車の軸方向相対位置を変えることにより簡
単にバックラッシ量を調整することができ、また一般の
歯車と同様に歯面研削加工が可能なためJIS1級以上
の精度のものを得ることができる。尚、一般に平行軸歯
車間での使用は、円錐角3ないし5度が多いであろう。
【0016】上記のとおり、この図1、2の歯車G1
2は、双方共に、上記の円錐歯車となっており、図
5、6、7の如く、断面位置により歯の外形は異なって
おり、即ち、歯車G1・G2のV1位置の断面は図5の如
くマイナス転位した歯形を有し、V2位置の断面は図6
の如く転位が零、V3位置の断面は図7の如くプラス転
位した歯形を呈して変化しており、この歯車G1は回転
軸M1にスライドキーN1により軸方向摺動可能に取り付
けられ、歯車G2は回転軸M2に固定キーN2により固着
され、回転軸M1にバネ受けリングTを固着し、バネ受
けリングTと歯車G1との間に弾圧機構D、この場合バ
ネ部材を介在し、このバネ部材により歯車G1を弾圧付
勢し、一対の歯車G1・G2の歯面を相互に弾接させ、バ
ックラッシをなくすように構成している。
【0017】この第一実施例は上記構成であるから、上
記円錐歯車の特徴を併有しつつバックラッシを除去する
ことができ、既存の円筒歯車を円錐歯車に置き換えるだ
けで他所の変更がなく、かみ合っている歯幅全体が有効
であり、弾圧機構Dであるバネ部材により適当な余圧を
与えることができ、バックラッシを完全に除去すること
も可能であり、また歯車G1の移動限度の調整によりバ
ックラッシの調整も可能であり、機械要素として広範囲
な用途に活用することができる。
【0018】図10の第二実施例は別例構造を示し、こ
の場合、歯車G1・G2・G3は、いずれも、上記の円錐
歯車となっており、歯車G1・G3は回転軸M1・M3にス
ライドキーN1・N3により軸方向摺動可能に取り付けら
れ、歯車G2は回転軸M2に固定キーN2により固着さ
れ、この各回転軸M1・M3にバネ受けリングTを固着
し、バネ受けリングTと歯車G1・G3との間に弾圧機構
Dであるバネ部材を介在し、このバネ部材により歯車G
1・G3を弾圧付勢し、歯車G2の歯面に歯車G1・G3
歯面を相互に弾接させ、バックラッシをなくすように構
成している。
【0019】図11の第三実施例も別例構造を示し、こ
の場合、歯車G1・G2は、いずれも、上記の円錐歯車と
なっており、歯車G1は回転軸M1にスライドキーN1
より軸方向摺動可能に取り付けられ、歯車G2は回転軸
2に固定キーN2により固着され、回転軸M1に二個の
バネ受けリングTを固着し、各バネ受けリングTと歯車
1との間に各々弾圧機構Dであるバネ部材を介在し、
この各バネ部材の差圧により歯車G1を弾圧付勢し、一
対の歯車G1・G2の歯面を相互に弾接させ、バックラッ
シをなくすように構成している。
【0020】図12の第四実施例も別例構造を示し、こ
の場合、歯車G1は円筒歯車、歯車G2は上記の円錐歯車
となっており、歯車G1は回転軸M1に固定キーN1によ
り固着され、歯車G2は回転軸M2にスライドキーN2
より軸方向摺動可能に取り付けられ、回転軸M2にバネ
受けリングTを固着し、バネ受けリングTと歯車G2
の間に弾圧機構Dであるバネ部材を介在し、このバネ部
材により歯車G2を弾圧付勢し、一対の歯車G1・G2
歯面を相互に弾接させ、バックラッシをなくすように構
成している。
【0021】図13の第五実施例も別例構造を示し、こ
の場合、歯車G1はウオームギヤ、歯車G2は上記の円錐
歯車となっており、歯車G1は回転軸M1に固定キーN1
により固着され、歯車G2は回転軸M2にスライドキーN
2により軸方向摺動可能に取り付けられ、回転軸M2にバ
ネ受けリングTを固着し、バネ受けリングTと歯車G2
との間に弾圧機構Dであるバネ部材を介在し、このバネ
部材により歯車G2を弾圧付勢し、一対の歯車G1・G2
の歯面を相互に弾接させ、バックラッシをなくすように
構成している。
【0022】この第二乃至第五実施例にあっても、上記
第一実施例とほぼ同様な作用効果を得ることができる。
【0023】尚、本発明は上記実施例に限られるもので
はなく、弾圧機構Dとしてのバネ部材の配置構造や弾圧
機構Dとしてコイルバネ以外の皿バネ等のバネ部材を採
用したり、また例えば空圧又は油圧バランスシリンダを
用いた弾圧機構を採用することもあり、適宜変更される
ものである。
【0024】
【発明の効果】本発明は上述の如く、円錐歯車の特徴を
併有しつつバックラッシを除去することができ、既存の
円筒歯車を円錐歯車に置き換えるだけで他所の変更がな
く、かみ合っている歯幅全体が有効であり、弾圧機構に
より適当な余圧を与えることができ、バックラッシ量を
完全に除去することも可能であり、またバックラッシ量
の調整も容易にでき、機械要素として広範囲な用途に活
用することができる。
【0025】以上、所期の目的を充分達成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例の断面図である。
【図2】図1で示す本発明の第一実施例の正面図であ
る。
【図3】図1で示す本発明の第一実施例の歯形説明図で
ある。
【図4】図1で示す本発明の第一実施例の歯形説明図で
ある。
【図5】図1で示す本発明の第一実施例の歯形説明図で
ある。
【図6】図1で示す本発明の第一実施例の歯形説明図で
ある。
【図7】図1で示す本発明の第一実施例の歯形説明図で
ある。
【図8】円錐歯車の加工説明図である。
【図9】円錐歯車の円錐角、圧力角、バックラッシ変化
量の関係図である。
【図10】本発明の第二実施例の断面図である。
【図11】本発明の第三実施例の断面図である。
【図12】本発明の第四実施例の断面図である。
【図13】本発明の第五実施例の断面図である。
【図14】バックラッシの説明図である。
【符号の説明】
1 歯車 G2 歯車 G3 歯車 D 弾圧機構 S ピッチ面 O1 回転軸線 O2 回転軸線 O3 回転軸線 x 転位係数 δ 円錐角 m モジュール

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の歯車の内、少なくとも一方の歯車
    として、ピッチ面が円筒面であって、回転軸線に対して
    円錐角だけ傾いている歯すじに沿って、歯のモジュール
    は変化せずに、転位係数が一次的に変化するとともに、
    それにつれて歯車の外形寸法も一次的に変化し、全体と
    してかさ歯車状を呈する円錐歯車を含み、少なくとも一
    方の歯車を弾圧機構により軸方向に移動してバックラッ
    シを調整又は除去することを特徴とする歯車伝達機構。
JP6766293A 1993-03-03 1993-03-03 歯車伝達機構 Pending JPH06257660A (ja)

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