(57)【要約】【課題】効率的にバックラッシを抑えた動力伝達装置を提供する。【解決手段】動力伝達装置は、第１シャフトを軸として回転する第１テーパ歯車と、第１テーパ歯車と噛み合わされ、第２シャフトを軸として回転する第２テーパ歯車と、を備え、第１テーパ歯車の歯は、第１テーパ歯車の径が大きいほどプラス側への転移が段階的に大きくなる形状であり、第２テーパ歯車の歯は、第２テーパ歯車の径が大きいほどプラス側への転移が段階的に大きくなる形状である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１シャフトを軸として回転する第１テーパ歯車と、
前記第１テーパ歯車と噛み合わされ、第２シャフトを軸として回転する第２テーパ歯車と、を備え、
前記第１テーパ歯車の歯は、前記第１テーパ歯車の径が大きいほどプラス側への転移が段階的に大きくなる形状であり、
前記第２テーパ歯車の歯は、前記第２テーパ歯車の径が大きいほどプラス側への転移が段階的に大きくなる形状である、
動力伝達装置。
【請求項２】
前記第２テーパ歯車と共に前記第２シャフトを軸として回転し、テーパ角の開く方向が、軸線上で前記第２テーパ歯車とは反対向きである第３テーパ歯車と、
前記第３テーパ歯車と噛み合わされ、第３シャフトを軸として回転する第４テーパ歯車と、
を備える請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記第３テーパ歯車のテーパ角は、前記第２テーパ歯車のテーパ角よりも大きい、
請求項２に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記第３テーパ歯車の直径は、前記第２テーパ歯車の直径よりも大きい、
請求項２又は請求項３に記載の動力伝達装置。
【請求項５】
前記第１シャフト、第２シャフト及び第３シャフトは互いに平行である、
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の動力伝達装置。
【請求項６】
前記第３シャフトは入力軸であり、前記第１シャフトは出力軸である、
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の動力伝達装置。
【請求項７】
前記第１テーパ歯車及び前記第２テーパ歯車は、それぞれ樹脂からなる、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、ロボット、電子機器などに用いられる動力伝達装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人の動きのような動作を行うことができる小型のロボット等が開発されている。このようなロボットでは、モータからの動力が歯車を介して伝えられて動作している。
【０００３】
特許文献１には、原稿画像読取部と、該原稿画像読取部に原稿を搬送するローラを備えた画像形成装置において、該ローラの軸と一体化したギヤをテーパ歯車とすると共に、該テーパ歯車と噛合する他のテーパ歯車によって該ローラ側のテーパ歯車に圧接した原稿搬送機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２４６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような動力の伝達においては、モータの順回転及び逆回転時における動作の開始や停止のスムーズさ、並びに動作量の正確性が求められることが多く、歯車のバックラッシの量を最小限に抑えた機構が望まれる。また製造コストの側面から、部品の増加や組立ての複雑化を抑える設計が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。
【０００７】
本発明の一の手段は、
第１シャフト（２１）を軸として回転する第１テーパ歯車（２２）と、
前記第１テーパ歯車と噛み合わされ、第２シャフト（３１）を軸として回転する第２テーパ歯車（３２）と、を備え、
前記第１テーパ歯車の歯は、前記第１テーパ歯車の径が大きいほどプラス側への転移が段階的に大きくなる形状であり、
前記第２テーパ歯車の歯は、前記第２テーパ歯車の径が大きいほどプラス側への転移が段階的に大きくなる形状である、
動力伝達装置である。
【０００８】
上記構成の動力伝達装置によれば、歯車の直径及び歯数に対して十分な強度の歯の形状とすることができると共に、直径が大きくなるにつれて歯厚が厚くなるため効率的にバックラッシを抑える構成とすることができる。
【０００９】
上記動力伝達装置において、好ましくは、
前記第２テーパ歯車（３２）と共に前記第２シャフト（３１）を軸として回転し、テーパ角の開く方向が、軸線上で前記第２テーパ歯車とは反対向きである第３テーパ歯車（３３）と、
前記第３テーパ歯車と噛み合わされ、第３シャフト（４１）を軸として回転する第４テーパ歯車（４２）と、
を備える。
【００１０】
上記構成の動力伝達装置によれば、第２テーパ歯車及び第３テーパ歯車は、第２シャフトの軸線方向で互いに反対向きの力を発生させるため、第２テーパ歯車及び／又は第３テーパ歯車はそれぞれバックラッシを除去しながら動作する構成とすることができる。
【００１１】
上記動力伝達装置において、好ましくは、
前記第３テーパ歯車（３３）のテーパ角は、前記第２テーパ歯車（３２）のテーパ角よりも大きい。
【００１２】
上記構成の動力伝達装置によれば、第３テーパ歯車のテーパ角を第２テーパ歯車のテーパ角よりも大きくすることで、第１テーパ歯車及び第２テーパ歯車の噛合を強くする方向の力が、より大きく働く。これにより、動力伝達装置は、第１テーパ歯車及び第２テーパ歯車間のバックラッシを除去しながら動作する構成とすることができる。
【００１３】
上記動力伝達装置において、好ましくは、
前記第３テーパ歯車（３３）の直径は、前記第２テーパ歯車（３２）の直径よりも大きい。
【００１４】
上記構成の動力伝達装置によれば、第３テーパ歯車の直径を第２テーパ歯車に対して大きくすることにより、第３テーパ歯車と第４テーパ歯車との間のバックラッシが、第１テーパ歯車と第２テーパ歯車との間のバックラッシに与える影響を抑えることができる。これにより第１テーパ歯車及び第２テーパ歯車間のバックラッシをより低減する構成とすることができる。
【００１５】
上記動力伝達装置において、好ましくは、
前記第１シャフト（２１）、第２シャフト（３１）及び第３シャフト（４１）は互いに平行である。
【００１６】
上記構成の動力伝達装置によれば、第１シャフト、第２シャフト及び第３シャフトの延びる方向に対して働く力は、同一方向であるため、それぞれ歯車を介して効率的に伝達することができる。したがって、第１テーパ歯車及び第２テーパ歯車の噛合を強くする方向の力を効率よく伝えることができ、第１テーパ歯車及び第２テーパ歯車間のバックラッシを低減する構成とすることができる。
【００１７】
上記動力伝達装置において、好ましくは、
前記第３シャフト（４１）は入力軸であり、前記第１シャフト（２１）は出力軸である。
【００１８】
上記構成の動力伝達装置によれば、最終的にバックラッシが低減された第１テーパ歯車及び第２テーパ歯車の噛合を介した出力を利用することができるため、順回転及び逆回転時における動作の開始や停止においてスムーズな動作を行う構成とすることができる。
【００１９】
上記動力伝達装置において、好ましくは、
前記第１テーパ歯車（２２）及び前記第２テーパ歯車（３２）は、それぞれ樹脂からなる。
【００２０】
上記構成の動力伝達装置によれば、歯車が、精密な形状を形成することが難しい樹脂で形成される場合においても、バックラッシが除去されたスムーズな動作を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態の動力伝達装置の斜視図である。
【図２】図２は、図１の矢印IIに示す方向からの視野による正面図である。
【図３】図３は、第１回転部の正面図である。
【図４】図４は、図３の第１回転部のIV‐IV線における断面図である。
【図５】図５は、図３の第１回転部のＶ‐Ｖ線における断面図である。
【図６】図６は、図３の第１回転部のVI‐VI線における断面図である。
【図７】図７は、テーパ角の開く方向について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．補足事項
【００２３】
＜１．実施形態＞
本実施形態の動力伝達装置は、テーパ歯車の径が大きいほどプラス側への転移が段階的に大きくなる形状となっている。これにより、本実施形態の動力伝達装置では、テーパ歯車の径に関わらず十分な強度の歯を有し、効率的にバックラッシを抑える構成となっている。以下、本実施形態の動力伝達装置について具体的に説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態の動力伝達装置の斜視図である。図２は、図１の動力伝達装置における、矢印IIに示す方向からの視野による正面図である。
【００２５】
＜第１回転部２及び第２回転部３＞
図１及び図２に示されるように、本実施形態の動力伝達装置１は、第１回転部２及び第２回転部３を有している。第１回転部２は、第１シャフト２１及び第１テーパ歯車２２を有する。第２回転部３は、第２シャフト３１及び第２テーパ歯車３２を有する。なお、図が複雑にならないようにするため、各歯車の歯の具体的な形状については図４〜図６を除き描画を省略している。ここで、第１テーパ歯車２２は、歯５の根本を通る歯底円２２３と歯の先端を通る歯先円２２２との間に、歯５が形成された歯部２２１を有している。同様に第２テーパ歯車３２は、歯底円と歯先円との間に、第１テーパ歯車２２の歯部２２１と噛合する歯部３２１を有している。ここで、テーパ歯車とは、例えば、歯先円で形成される立体形状が円錐台の形状であるような、回転軸に垂直な断面における歯車の直径が、軸に沿って一方向に変化する歯車である。ここで、本実施形態で用いるテーパ歯車は、平歯車であっても斜歯歯車であってもよい。
【００２６】
＜第１テーパ歯車２２及び第２テーパ歯車３２＞
図３は、第１回転部２の正面図である。図４〜図６は、図３の第１回転部２の断面図であって、図４はIV‐IV線における断面図、図５はＶ‐Ｖ線における断面図、図６はVI‐VI線における断面図である。図４から図６の断面図においては基準円６が示されている。基準円６は、隣接して噛合する歯車の基準円６と接する円である。
【００２７】
図４から図６に示されるように、第１テーパ歯車２２の歯５は、径が大きいほどプラス側への転移が段階的に大きくなる形状となっている。また、この第１テーパ歯車２２と噛み合う第２テーパ歯車３２の歯も、第２テーパ歯車３２の径が大きいほどプラス側への転移が段階的に大きくなる形状となっている。ここで、「径」は、歯先円２２２又は歯底円２２３の直径を意味する。「段階的」は連続的を含んでいる。「プラス側」は、転位係数がマイナス値であっても、転位係数が増加方向に変化する意味である。
【００２８】
上述のように構成することにより、歯車の直径及び歯数に対して十分な強度の歯の形状とすることができると共に、直径が大きくなるにつれて歯厚が厚くなるため、効率的にバックラッシを抑えることができる。
【００２９】
＜第２回転部３及び第３回転部４＞
また、図１及び図２に示されるように、本実施形態の動力伝達装置１は、更に、第２テーパ歯車３２と共に第２シャフト３１を軸として回転し、テーパ角の開く方向が、軸線上で第２テーパ歯車３２とは反対向きである第３テーパ歯車３３を有していてもよい。ここで、動力伝達装置１は、更に第３シャフト４１及び第４テーパ歯車４２を有する第３回転部４を有していてもよく、第４テーパ歯車４２は、第３テーパ歯車３３と噛み合わされ、第３シャフト４１を軸として回転する。第３テーパ歯車３３は、歯底円と歯先円との間に歯部３３１を有している。第４テーパ歯車４２は、歯底円と歯先円との間に、第３テーパ歯車３３の歯部３３１と噛合する歯部４２１を有している。
【００３０】
＜第２テーパ歯車２２及び第３テーパ歯車３３＞
図７は、第２テーパ歯車３２及び第３テーパ歯車３３それぞれのテーパ角の開く方向について説明するための図である。この図に示されるように、第２テーパ歯車３２のテーパ角αの開く方向Ｄ１は、軸線Ａ上で第３テーパ歯車３３のテーパ角βの開く方向Ｄ２とは反対向きである。つまり、テーパ角の頂点からそのテーパ角を有するテーパ歯車に向かう方向は、第２テーパ歯車３２及び第３テーパ歯車３３で互いに軸線Ａ上で反対向きである。ここで、第２テーパ歯車３２及び第３テーパ歯車３３のそれぞれテーパ角の開く方向が、反対向きの関係にあれば、第２テーパ歯車３２及び第３テーパ歯車３３は第２シャフト３１上のいずれの位置にあってもよい。
【００３１】
第２テーパ歯車３２及び第３テーパ歯車３３が、上述のようなテーパ角の関係にあることにより、図２に示されるように、第２テーパ歯車３２は、第１テーパ歯車２２から矢印Ｆ１で示される方向の力を受ける。また、第３テーパ歯車３３は、第４テーパ歯車４２から、矢印Ｆ２の方向の力を受ける。矢印Ｆ１の力は第３テーパ歯車３３のバックラッシを除去する方向に第２シャフト３１を移動させる力となる。また、矢印Ｆ２の力は第２テーパ歯車３２のバックラッシを除去する方向に第２シャフト３１を移動させる力となる。第２テーパ歯車３２及び第３テーパ歯車３３は、第２シャフト３１の軸線方向で互いに反対向きの力を発生させるため、第２テーパ歯車３２及び／又は第３テーパ歯車３３はそれぞれバックラッシを除去しながら動作する構成とすることができる。
【００３２】
また、図７に示されるように、動力伝達装置１において、第３テーパ歯車３３のテーパ角βは、第２テーパ歯車３２のテーパ角αよりも大きくすることができる。第３テーパ歯車３３のテーパ角βを第２テーパ歯車３２のテーパ角αよりも大きくすることで、例えば図２において、第１テーパ歯車２２及び第２テーパ歯車３２の噛合を強くする方向Ｆ２の力が、方向Ｆ１の力より大きく働く。このため、動力伝達装置１は、第１テーパ歯車２２及び第２テーパ歯車３２間のバックラッシを除去しながら動作することができる。
【００３３】
また、図１及び図２に示されるように第３テーパ歯車３３の直径は、第２テーパ歯車３２の直径よりも大きくすることができる。第３テーパ歯車３３の直径を第２テーパ歯車３２に対して大きくすることにより、第３テーパ歯車３３と第４テーパ歯車４２との間のバックラッシが、第１テーパ歯車２２と第２テーパ歯車３２との間のバックラッシに与える影響を抑えることができる。これにより第１テーパ歯車２２及び第２テーパ歯車３２間のバックラッシをより低減することができる。
【００３４】
＜その他＞
また、図１及び図２に示されるように、第１シャフト２１、第２シャフト３１及び第３シャフト４１は互いに平行とすることができる。これにより第１シャフト２１、第２シャフト３１及び第３シャフト４１の延びる方向に対して働く力は、同一方向であるため、それぞれ歯車を介して効率的に伝達することができる。したがって、第１テーパ歯車２２及び第２テーパ歯車３２の噛合を強くする方向の力も効率よく伝えることができるため、第１テーパ歯車２２及び第２テーパ歯車３２間のバックラッシを低減することができる。
【００３５】
また、動力伝達装置１は、第３シャフト４１を入力軸とし、第１シャフト２１を出力軸とすることができる。このような構成とすることにより、最終的にバックラッシが低減された第１テーパ歯車２２及び第２テーパ歯車３２の噛合を介した出力を利用することができるため、順回転及び逆回転時における動作の開始や停止においてスムーズな動作を提供することができる。
【００３６】
また、動力伝達装置１において、第１テーパ歯車２２及び第２テーパ歯車３２は、それぞれ樹脂から形成されるものであってもよい。これにより、歯車が、精密な形状を形成することが難しい樹脂で形成される場合においても、動力伝達装置１は、バックラッシが除去されたスムーズな動作を提供することができる。
【００３７】
＜２．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明は、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、同様の技術思想に基づいて当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。
【００３８】
上記実施形態では、第１テーパ歯車２２及び第２テーパ歯車３２が樹脂で形成されるものとしたが、各テーパ歯車は金属、樹脂その他の材料で形成されることができる。また、図１及び図２においては、第１シャフト２１、第２シャフト３１及び第３シャフト４１は互いに平行であることとしたが、互いに異なる角度を有していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の動力伝達装置は、ロボットや電子機器などに好適に利用される。
【符号の説明】
【００４０】
１…動力伝達装置
２…第１回転部
２１…第１シャフト
２２…第１テーパ歯車
２２１…歯部
２２２…歯先円
２２３…歯底円
３…第２回転部
３１…第２シャフト
３２…第２テーパ歯車
３２１…歯部
３３…第３テーパ歯車
３３１…歯部
４…第３回転部
４１…第３シャフト
４２…第４テーパ歯車
４２１…歯部
５…歯
６…基準円
【図１】
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【図２】
2019074197.tif 000004
【図３】
2019074197.tif 000005
【図４】
2019074197.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019074197.tif 000008
【図７】
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