(57)【要約】【課題】バネなどの付勢手段によって歯車を付勢してバックラッシを抑える歯車装置において、付勢手段の磨耗によるバネ力の低下を軽減する。【解決手段】コイルバネ５に、回転軸３と第一の歯車１とに対して、回転軸３と第一の歯車１の回転方向に相対的に回転しないようにする拘束部（７）を備え、歯車の回転によるコイルバネ５の磨耗を抑えるように構成した。【選択図】図１
2008019990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーパ形状の歯車で互いにかみ合う第一および第二の歯車と、前記第一の歯車が周囲に嵌合されるとともに、該第一の歯車を軸方向に摺動可能に支持して、該第一の歯車と一緒に回転する回転軸と、前記第一および第二の歯車のバックラッシを除去するよう前記第一の歯車を前記軸方向に沿って前記第二の歯車の方へ付勢する付勢手段と、を備えた歯車装置において、
前記付勢手段がコイルバネであって、該コイルバネに、前記回転軸と前記第一の歯車とに対して、前記回転軸と前記第一の歯車の回転方向に相対的に回転しないようにする拘束部を備えたことを特徴とする歯車装置。
【請求項２】
前記拘束部は、前記回転軸と前記コイルバネとの当接面と、前記コイルバネと前記第一の歯車との当接面と、に設けられたピンであることを特徴とする請求項１記載の歯車装置。
【請求項３】
前記拘束部は、前記コイルバネのコイルの両端末が、前記回転軸に設けられた凹部と、前記第一の歯車に設けられた凹部とに掛止するように形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の歯車装置。
【請求項４】
テーパ形状の歯車で互いにかみ合う第一および第二の歯車と、前記第一の歯車が周囲に嵌合されるとともに、該第一の歯車を軸方向に摺動可能に支持して、該第一の歯車と一緒に回転する回転軸と、前記第一および第二の歯車のバックラッシを除去するよう前記第一の歯車を前記軸方向に沿って前記第二の歯車の方へ付勢する付勢手段と、を備えた歯車装置において、
前記付勢手段が皿バネであって、該皿バネに、前記回転軸と前記第一の歯車とに対して、前記回転軸と前記第一の歯車の回転方向に相対的に回転しないようにする拘束部を備えたことを特徴とする歯車装置。
【請求項５】
前記拘束部は、前記回転軸と前記皿バネとの当接面と、前記皿バネと前記第一の歯車との当接面と、に設けられたピンであることを特徴とする請求項４記載の歯車装置。
【請求項６】
前記拘束部は、前記皿バネに設けられた凸部が、前記回転軸に設けられた凹部と、前記第一の歯車に設けられた凹部とに掛止するように形成されたものであることを特徴とする請求項４記載の歯車装置。
【請求項７】
請求項１または請求項４記載の歯車装置を内蔵したことを特徴とするロボット。
【請求項８】
請求項７記載のロボットと、該ロボットを制御するコントローラとで構成されたことを特徴とするロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車装置のバックラッシを除去、調整するための構造に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来、歯車のバックラッシを除去、調整するため、バネを装備した歯車装置がある（例えば、特許文献１）。歯車が高頻度の正転、逆転動作、瞬間的な停止動作を受けると、歯車の歯面磨耗が発生し、これによって発生するバックラッシを除去するための構成が特許文献１である。特許文献１では、互いにかみ合う歯車の形状をテーパ形状にして、どちらかの歯車を、バネによって歯車がかみ合う方向に付勢して、歯車間に生じるバックラッシを除去している。
【特許文献１】特開平５−３９８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、バックラッシを除去するために設けた歯車のバネのバネ力が低下すると、再びバックラッシが発生することは言うまでも無い。このバネ力が低下する原因に、バネの軸方向の磨耗があることが判っている。
この磨耗の発生を図６にて説明する。図６は、特許文献１に類似した、従来の歯車の構成を示している。第一の歯車１は、第二の歯車２とテーパ状の歯面で、略直角でかみ合っている。第二の歯車２は、例えばモータの回転軸に接続されて回転し、第一の歯車１を回転させる。第一の歯車１は、インボリュートスプラインまたはキーによって、回転軸３にかみ合っている。よって、第一の歯車１は、回転軸３の軸方向（図６の左右方向）に滑りながら若干量動くことができる。第一の歯車１の端部には、テーパ状歯面とは反対側に、コイルバネ５が設けられる。コイルバネ５と第一の歯車１とは、回転軸の一部６によって、回転軸３と狭持されている。回転軸の一部６は、回転軸３と分離可能で、かつ回転軸３に対してネジなどで固定されている。従って、コイルバネ５のバネ力によって、第一の歯車１は、図６の右方向に付勢されて、第二の歯車２とバックラッシを除去するようにかみ合って、回転軸３とともに回転する。
しかし、このような構成では、第一及び第二の歯車が高頻度で動作すると、インボリュートスプラインまたはキーの歯面や係合部分が磨耗し、第一の歯車１と回転軸３との回転方向のずれが発生するため、コイルバネ５が磨耗していく。
従って、特許文献１に代表される従来のバネを装備した歯車装置では、バックラッシを除去するために設けたバネが、上記のように磨耗してバネ力が低下して、適切にバックラッシを除去できなくなっており、歯車装置の寿命や信頼性を低下させていた。
特に、産業用ロボットでは、限られたスペースしかないアーム内の各部で、モータ回転軸からの回転力を伝達するために歯車伝達構造を多数採用しているが、ロボットは精密な作業を行うため、上記のようにバックラッシを発生する歯車は非常に問題となる。
そこで、本発明は、上記の問題点を解決するために、バックラッシを継続して除去できる信頼性の高い歯車装置を開示するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１記載の発明は、テーパ形状の歯車で互いにかみ合う第一および第二の歯車と、前記第一の歯車が周囲に嵌合されるとともに、該第一の歯車を軸方向に摺動可能に支持して、該第一の歯車と一緒に回転する回転軸と、前記第一および第二の歯車のバックラッシを除去するよう前記第一の歯車を前記軸方向に沿って前記第二の歯車の方へ付勢する付勢手段と、を備えた歯車装置において、前記付勢手段がコイルバネであって、該コイルバネに、前記回転軸と前記第一の歯車とに対して、前記回転軸と前記第一の歯車の回転方向に相対的に回転しないようにする拘束部を備えた歯車装置とした。
請求項２記載の発明は、前記拘束部は、前記回転軸と前記コイルバネとの当接面と、前記コイルバネと前記第一の歯車との当接面と、に設けられたピンである請求項１記載の歯車装置とした。
請求項３記載の発明は、前記拘束部は、前記コイルバネのコイルの両端末が、前記回転軸に設けられた凹部と、前記第一の歯車に設けられた凹部とに掛止するように形成されたものである請求項１記載の歯車装置とした。
請求項４記載の発明は、テーパ形状の歯車で互いにかみ合う第一および第二の歯車と、前記第一の歯車が周囲に嵌合されるとともに、該第一の歯車を軸方向に摺動可能に支持して、該第一の歯車と一緒に回転する回転軸と、前記第一および第二の歯車のバックラッシを除去するよう前記第一の歯車を前記軸方向に沿って前記第二の歯車の方へ付勢する付勢手段と、を備えた歯車装置において、前記付勢手段が皿バネであって、該皿バネに、前記回転軸と前記第一の歯車とに対して、前記回転軸と前記第一の歯車の回転方向に相対的に回転しないようにする拘束部を備えた歯車装置とした。
請求項５記載の発明は、前記拘束部は、前記回転軸と前記皿バネとの当接面と、前記皿バネと前記第一の歯車との当接面と、に設けられたピンである請求項４記載の歯車装置とした。
請求項６記載の発明は、前記拘束部は、前記皿バネに設けられた凸部が、前記回転軸に設けられた凹部と、前記第一の歯車に設けられた凹部とに掛止するように形成されたものである請求項４記載の歯車装置とした。
請求項７記載の発明は、請求項１または請求項４記載の歯車装置を内蔵したロボットとした。
請求項８記載の発明は、請求項７記載のロボットと、該ロボットを制御するコントローラとで構成されたロボットシステムとした。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、拘束部により、コイルバネや皿バネが、第一の歯車と回転軸と確実に一体となって回転するため、これらとの摩擦が発生せず、磨耗しないため、バネ力が低下しない。よって、コイルバネや皿バネのバネ力によるバックラッシ調整が持続して、信頼性の高い歯車装置になるという効果がある。また、この歯車装置を利用したロボットであれば、総稼働時間が長くなっても、ロボットの軌跡精度が狂っていくことが少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
第５図は、本発明の歯車装置を使用する産業用ロボットの側面図を示している。産業用ロボットは、図示しないコントローラによって制御されて動作し、このコントローラとともにロボットシステムとして設置されて所定の作業を行う。図において、５１は固定ベース、５２は旋回胴、５３は第１アームで、旋回胴５２に対して回転自由に支持されている。５４は第２アームで、端部を第１アーム５３に対して回転自由に支持されている。５５は第２アームに対して旋回自由な軸である。第２アーム５４のもう一方の端部には手首部５６が回転自由に支持されており、手首部５６の下部には手首部５６に旋回自由な軸を有する部位５７が備わっている。第５図において、手首部５６は本発明の歯車により駆動される軸であり、第１図にその構成を示す。
【０００８】
第１図においては、従来構成を示す第６図と同等箇所には同番号を付す。第１図において、１は歯車の形状をテーパ形状に構成した第一の歯車、２は第一の歯車１とテーパ形状の歯面で互いにかみ合う第二の歯車である。３は第一の歯車１の動力を伝える回転軸、４は回転軸３に設けられたインボリュートスプラインまたはキーを示す。インボリュートスプラインまたはキーによって第一の歯車１は回転軸３の軸方向に若干量移動可能であって、第一の歯車１は回転軸３を回転させる。５は第一の歯車１を軸方向（図の左右方向）に付勢し、第二の歯車２とのバックラッシを除去するためのコイルバネである。６は回転軸３の一部であって、コイルバネ５と第一の歯車１を、回転軸３に保持している。回転軸の一部６は、回転軸３に対してネジ等で固定されている。よって、回転軸の一部６は回転軸３と第一の歯車１と一緒に回転する。そして、本発明においては、コイルバネ５を、回転軸の一部６および第一の歯車１に対して、回転方向に完全に拘束するピン７を設けている。ピン７の１つは、コイルバネ５と回転軸の一部６との当接面９の、コイルバネ５側と回転軸の一部６側のそれぞれに設けたピン穴に挿入されている。また、もう１つのピンは、第一の歯車１とコイルバネ５との当接面９にも同様なピン穴を設けてこれに挿入されており、コイルバネ５の回転方向を拘束している。
【実施例２】
【０００９】
第２図は、第１図におけるピン７の代わりに、コイルバネ５の両方の端末１０（バネ線材の端末）を、回転軸の一部６および第一の歯車１に直接掛止が可能な形状としたコイルバネ５を使用した場合の実施例を示している。この場合、コイルバネ５に対して直接、回転軸の一部６および第一の歯車１を組み付けることになるため、実施例１と比較して、組付けの容易さ、装置の簡単化が得られる。
【実施例３】
【００１０】
第３図は、第１図におけるコイルバネ５の代わりに、皿バネ８を使用した場合の実施例を示している。そして、皿バネ８と回転軸の一部６との当接面、および皿バネ８と第一の歯車１との当接面に、ピン７を挿入することにより、皿バネ８の回転方向位置ずれを防止するとともに、確実に皿バネ８のバネ力によって第一および第二の歯車のバックラッシ調整が行なえる。
【実施例４】
【００１１】
第４図は、第３図におけるピン７の代わりに、皿バネ８に凸部１１を設け、回転軸の一部６および第一の歯車１に直接掛止が可能な形状とした実施例を示している。この場合、皿バネ８に対して直接、回転軸の一部６および第一の歯車１を組み付けることになるため、実施例３と比較して、組付けの容易さ、装置の簡単化が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の歯車装置の第１実施例を示す断面図。
【図２】本発明の歯車装置の第２実施例を示す断面図。
【図３】本発明の歯車装置の第３実施例を示す断面図。
【図４】本発明の歯車装置の第４実施例を示す断面図。
【図５】本発明の歯車装置を使用する産業用ロボットの側面図。
【図６】従来の歯車装置を示す断面図。
【符号の説明】
【００１３】
１    第一の歯車
２    第二の歯車
３    回転軸
４    インボリュートスプラインまたはキー
５    コイルバネ
６    回転軸の一部
７    ピン
８    皿バネ
９    当接面
１０  コイルバネの端末
１１  凸部
【図１】
2008019990.tif 000003
【図２】
2008019990.tif 000004
【図３】
2008019990.tif 000005
【図４】
2008019990.tif 000006
【図５】
2008019990.tif 000007
【図６】
2008019990.tif 000008