(57)【要約】【課題】  歯形修整される修整歯車の歯形の修正量を算出する面倒な計算を行うことなく、実際に確保できる前記修正量を決定し、駆動時における前記修整歯車とそれに噛合う歯車との噛合いを円滑にすることができる修整歯車を提供すること及び前記修整歯車を備え、駆動時の低騒音化を実現することができるギアードモータ装置を提供すること。【解決手段】  モジュール値をＭとして、前記モジュール値が１．０ｍｍ以下の値であり、修整高さｈが０．３Ｍ以上０．７Ｍ以下の値であって、修整量ｗが０．０３Ｍ以上０．１０Ｍ以下の値である歯形修整された修整歯車１を製造するとともに、修整歯車１をギアードモータ装置２に備える。【選択図】  図１
2005188621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール値をＭとして、前記モジュール値が１．０ｍｍ以下の値である歯車を歯形修整した修整歯車において、
歯先から歯形修整の開始点までの高さを修整高さｈとし、前記修整高さｈが０．３Ｍ以上０．７Ｍ以下であり、且つ修整量ｗが０．０３Ｍ以上０．１０Ｍ以下の値であることを特徴とする修整歯車。
【請求項２】
前記歯車はＤＩＮ規格の記号Ｕ１、基準歯形ＤＩＮ５８４００であることを特徴とする請求項１に記載の修整歯車。
【請求項３】
モータにギアヘッドを組付けたギアードモータ装置において、
モジュール値をＭとして、前記モジュール値が１．０ｍｍ以下である歯車を、修整高さｈが０．３Ｍ以上０．７Ｍ以下の値であって、修整量ｗが０．０３Ｍ以上０．１０Ｍ以下の値に歯形修整した修整歯車を備えたことを特徴とするギアードモータ装置。
【請求項４】
前記修整歯車は前記モータの出力軸に取付けられるピニオンであることを特徴とする請求項３に記載のギアードモータ装置。
【請求項５】
前記歯車はＤＩＮ規格の記号Ｕ１、基準歯形ＤＩＮ５８４００であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のギアードモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は修整歯車及びギアードモータ装置に係り、特に、歯形を正しいインボリュート曲線から修整した修整歯車及び前記修整歯車を備えたギアードモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からモータにギアヘッドを組付けたギアードモータ装置が、集音装置を備える様々な分野の機器に備えられている。このようなギアードモータ装置は前記機器に備えられることから駆動時に低騒音であることが望まれており、低騒音化を実現するためにギアードモータ装置に備えられる歯車に対して様々な提案がされている。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、歯車の歯形を正しいインボリュート曲線から所定の修整値だけ修整することによって、歯車同士の噛合いを円滑にして駆動時における低騒音化を実現する歯形修整が開示されている。
【０００４】
そして、前記所定の修整値は、一枚の歯のたわみ量や歯の誤差を勘案して算出されるようになっている。一方、前記算出が面倒であるときには、歯形修整は工具歯形を所定値だけ修整した歯切り工具によって行われるようになっており、前記歯切り工具によって歯形修整された修整歯車は、前記歯切り工具の修整された歯形に対応した修整値を有する歯形に歯形修整されるようになっている。
【０００５】
ここで、非特許文献１には、前記歯切り工具として歯先を所定値だけ歯形修整したＩＳＯ（International Organization for Standardization）の基準ラックを用いて歯車の歯形修整を行うことが開示されている。具体的には、前記基準ラックのモジュール値をＫとすると、前記基準ラックの前記所定値は、その修整高さｈが最大で０．６Ｋとなっており、また修整量ｗが最大で０．０２Ｋとなっている。
【０００６】
そして、歯形修整される修整歯車のモジュール値に最適なモジュール値Ｋを有する前記基準ラックを用いて修整歯車が製造されるようになっている。ここで、理論的には、前記基準ラックの前記修整量ｗよりも僅かに小さい値の修整量ｗを有する修整歯車が製造されるようになっているが、モジュール値Ｋが１．０ｍｍ（ミリメートル）よりも大きい場合には前記基準ラックの前記修整量ｗと前記修整歯車の前記修整量との差によって、前記修整歯車とそれに噛合う歯車との噛合いが円滑に粗くなることはないようになっている。
【０００７】
【非特許文献１】編集委員長  仙波正荘  編集委員  池田登世彦・石川昌一・大友甚蔵・大山政一・服部寛二  「歯車伝動機構設計のポイント」財団法人  日本規格協会、1988年２月１０日、ｐ１３７〜ｐ１４７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、モジュール値Ｋが１．０ｍｍ以下、例えばモジュール値Ｋが０．２ｍｍである前記基準ラックを用いて歯形修整を行う場合には、理論的に０．００４ｍｍよりも更に小さい値の修整量ｗを有する修整歯車が製造されるようになっているが、０．００４ｍｍよりも更に小さい値の前記修正量は製作ばらつき等によって実際には確保されない。そのため、前記基準ラックを用いて歯形修整された修整歯車は、前記歯形修整をなされたにも関わらず、噛合う歯車との噛合いが円滑にならないという問題点があった。また、このような前記修整歯車を備えたギアードモータ装置は、噛合いが円滑でないことから駆動時における騒音が大きいという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は前述した点に鑑みてなされたものであり、モジュール値が１．０ｍｍ以下である歯形修整される修整歯車の歯形の修正量を算出する面倒な計算を行うことなく、実際に確保できる前記修正量を決定することができ、駆動時における前記修整歯車とそれに噛合う歯車との噛合いを円滑にすることができる修整歯車を提供することを目的とする。また前述の修整歯車を備え、駆動時の低騒音化を実現することができるギアードモータ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、モジュール値をＭとして、前記モジュール値が１．０ｍｍ以下の値である歯車を歯形修整した修整歯車において、歯先から歯形修整の開始点までの高さを修整高さｈとし、前記修整高さｈが０．３Ｍ以上０．７Ｍ以下であり、且つ修整量ｗが０．０３Ｍ以上０．１０Ｍ以下の値であることを特徴としている。
【００１１】
このような構成を有する請求項１に記載の発明において、モジュール値が１．０ｍｍ以下の歯形修整される前記修整歯車の前記修整高さｈ及び前記修整量ｗはモジュール値Ｍのみを変数とした簡易な関数となっているので、前記修整歯車の前記修整高さｈ及び前記修整量ｗを、前記歯車の一枚の歯のたわみ量や、歯の誤差を勘案する等といった面倒な計算を行わずとも、実際に確保可能な値に決定することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の修整歯車において、前記歯車はＤＩＮ規格の記号Ｕ１、基準歯形ＤＩＮ５８４００であることを特徴としている。
【００１３】
このように請求項２に記載の発明において、モジュール値が１．０ｍｍ以下の歯形修整される前記修整歯車の前記修整高さｈ及び前記修整量ｗはモジュール値Ｍのみを変数とした簡易な関数となっているので、前記修整歯車の前記修整高さｈ及び前記修整量ｗを、前記ＤＩＮ規格の基準歯形を有する歯車の一枚の歯のたわみ量や、歯の誤差を勘案する等といった面倒な計算を行わずとも、実際に確保可能な値に決定することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、モータにギアヘッドを組付けたギアードモータ装置において、モジュール値をＭとして、前記モジュール値が１．０ｍｍ以下である歯車を、修整高さｈが０．３Ｍ以上０．７Ｍ以下の値であって、修整量ｗが０．０３Ｍ以上０．１０Ｍ以下の値に歯形修整した修整歯車を備えたことを特徴としている。
【００１５】
このように請求項３に記載の発明において、前記修整高さｈ及び前記修整量ｗの値に歯形修整されたモジュール値が１．０ｍｍ以下である前記修整歯車を前記ギアードモータ装置に備えることで、前記ギアードモータ装置に備えられる前記修整歯車と前記修整歯車に噛合う歯車との駆動時における噛合いを円滑にすることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のギアードモータ装置において、前記修整歯車は前記モータの出力軸に取付けられるピニオンであることを特徴としている。
【００１７】
このように請求項４に記載の発明において、前記ギアードモータ装置に備えられる歯車の中で単位時間あたりの回転数が最大である前記ピニオンと、前記ピニオンと噛合う歯車との駆動時における噛合いを円滑にすることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載のギアードモータ装置において、前記歯車はＤＩＮ規格の記号Ｕ１、基準歯形ＤＩＮ５８４００であることを特徴としている。
【００１９】
このように請求項５に記載の発明において、前記修整高さｈ及び前記修整量ｗの値に歯形修整を行ったモジュール値が１．０ｍｍ以下である前記ＤＩＮ規格の基準歯形を有する修整歯車を前記ギアードモータ装置に備えることで、前記ギアードモータ装置に備えられる前記修整歯車と前記修整歯車に噛合う歯車との駆動時における噛合いを円滑にすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載の発明によれば、モジュール値が１．０ｍｍ以下の歯形修整される修整歯車の前記修整高さｈ及び前記修正量ｗの値を算出する面倒な計算を行わなくとも、実際に確保可能な前記修整高さｈ及び前記修整量ｗを決定することができるので、駆動時における前記修整歯車とそれに噛合う歯車との噛合いを円滑にすることができるという効果を奏する。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、モジュール値が１．０ｍｍ以下の歯形修整される前記ＤＩＮ規格の基準歯形を有する修整歯車の前記修整高さｈ及び前記修正量ｗの値を算出する面倒な計算を行わなくとも、実際に確保可能な前記修整高さｈ及び前記修整量ｗを決定することができるので、駆動時における前記修整歯車とそれに噛合う歯車との噛合いを円滑にすることができるという効果を奏する。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、前記ギアードモータ装置に備えられるモジュール値が１．０ｍｍ以下の歯形修整された前記修整歯車と前記修整歯車に噛合う歯車との駆動時における噛合いを円滑にすることができるので、前記ギアードモータ装置の低騒音化を実現することができるという効果を奏する。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、前記ギアードモータ装置に備えられるモジュール値が１．０ｍｍ以下の歯形修整された前記ピニオンと前記ピニオンに噛合う歯車との駆動時における噛合いを円滑にすることができるので、前記ギアードモータ装置に備えられる歯車の中で単位時間あたりの回転数が最大である前記ピニオンとそれに噛合う歯車から発生する騒音を効果的に低減し、前記ギアードモータ装置の低騒音化を実現することができるという効果を奏する。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、前記ギアードモータ装置に備えられるモジュール値が１．０ｍｍ以下の歯形修整された前記ＤＩＮ規格の基準歯形を歯形修整された前記修整歯車と、前記修整歯車に噛合う歯車との駆動時における噛合いを円滑にすることができるので、ギアードモータ装置の低騒音化を実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第一実施の形態）
以下、添付図面を参照しつつ本発明に係る修整歯車を実施するための実施の形態について詳細に説明する。
図１は、モジュール値をＭとすると前記モジュール値Ｍが０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であるＤＩＮ（Deutsche Industrie Norm）規格の記号Ｕ１、基準歯形ＤＩＮ５８４００の歯車を所定の修整値だけ歯形修整した修整歯車１の一枚の歯形を示した図である。なお、図中の実線は歯形修整後の歯形を示したものであり、破線は歯形修整前の歯形を示したものである。
【００２６】
歯形修整にかかる修整歯車１の修整値は、一枚の歯のたわみ量、歯の誤差及び製作ばらつき等を考慮して所定範囲内の修整値となるようになっている。具体的には修整高さｈが０．３Ｍ以上０．７Ｍ以下の値であって、修整量ｗが０．０３Ｍ以上０．１０Ｍ以下の値となるようになっている。ここで、モジュール値Ｍが０．２ｍｍの場合には、前記修整値は、修整高さｈが０．０６ｍｍ以上０．１４ｍｍ以下の範囲内の値であって、修整量ｗが０．００６ｍｍ以上０．０２ｍｍ以下の範囲内の値となるようになっており、この範囲内の値になるように修整歯車１の歯形修整が行われるようになっている。
【００２７】
次に、本実施の形態における修整歯車１の作用について説明する。
モジュール値が１．０ｍｍ以下の歯形修整される前記修整歯車の前記修整高さｈ及び前記修整量ｗはモジュール値Ｍのみを変数とした簡易な関数となっているので、修整歯車１の前記修整高さｈ及び前記修整量ｗを、前記ＤＩＮ規格の基準歯形を有する歯車の一枚の歯のたわみ量や、歯の誤差を勘案した面倒な計算を行わずとも、実際に確保可能な値に決定することができる。
【００２８】
このように本実施の形態によれば、モジュール値が１．０ｍｍ以下の歯形修整される前記ＤＩＮ規格の基準歯形を有する修整歯車１の前記修整高さｈ及び前記修正量ｗの値を算出する面倒な計算を行わなくとも、実際に確保可能な前記修整高さｈ及び前記修整量ｗを決定することができるので、駆動時における修整歯車１とそれに噛合う歯車との噛合いを円滑にすることができるという効果を奏する。
【００２９】
（第二実施の形態）
図２は、第一実施の形態で説明した歯形修整された修整歯車であるピニオン２１をモータ２０の出力軸に取付け、このモータ２０と速度変換機であるギアヘッド１０とを組み付けたギアードモータ装置２を示したものである。
【００３０】
前述のギアヘッド１０には略円筒形のハウジング１１が備えられている。このハウジング１１の両開口部には、これら開口部を閉塞する蓋体１２，１２が取付けられている。そして一方の蓋体１２には、前述のモータ２０に取付けられたピニオン２１をハウジング１１の内部に配置するための取付口１２ａが形成されている。
【００３１】
ここで、ハウジング１１に取付けられた蓋体１２，１２の間には、第一シャフト１６ａが固定されている。この第一シャフト１６ａには第一減速ユニット１６が回転自在に取付けられている。この第一減速ユニット１６は、第一入力歯車１６ｂと、第一入力歯車１６ｂよりも大径である第一出力歯車１６ｃとが、一体的に固定された部材であり、第一減速ユニット１６の第一出力歯車１６ｃがピニオン２１と噛合うようになっている。
【００３２】
またここで、ハウジング１１に取付けられた蓋体１２，１２の間には、第二シャフト１７ａが固定されている。この第一シャフト１７ａには第二減速ユニット１７が回転自在に取付けられている。この第二減速ユニット１７は、第二入力歯車１７ｂと、第二入力歯車１７ｂよりも大径である第二出力歯車１７ｃとが、一体的に固定された部材であり、第二減速ユニット１７の第二出力歯車１７ｃが第一入力歯車１６ｂと噛合うようになっている。
【００３３】
さらに、ハウジング１１には、他方の蓋体１２を貫通してハウジング１１の外部に突設されるギアードモータ装置２の出力軸１３ａを備える出力ユニット１３が取付けられている。この出力ユニット１３には出力軸１３ａと一体的に固定された第三出力歯車１３ｂが備えられており、この第三出力歯車１３ｂは第二入力歯車１７ｂと噛合うようになっている。また出力ユニット１３には、出力軸１３ａを支持する軸受１３ｃ及び軸受１３ｃをハウジング１１に対して固定する固定壁１３ｄが備えられている。
【００３４】
次に、本実施の形態における動作について説明する。
モータ２０に電圧を印加すると、モータ２０の出力軸が回転する。このときモータ２０の出力軸の回転力は、ピニオン２１を介して第一減速ユニット１６に伝えられる。そして第一減速ユニット１６に伝えられた回転力は、第一減速ユニット１６の第一入力歯車１６ｂによって第二減速ユニット１７に伝えられる。さらに、第二減速ユニット１７に伝えられた回転力は、第二減速ユニット１７の第二入力歯車１７ｂによって出力ユニット１３の出力軸１３ａに伝えられる。この際にギアヘッド１０の減速比に基づいて、出力軸１３ａの回転速度はモータ２０の出力軸の回転速度に比べて減速されるとともに、出力軸１３ａの回転力はモータ２０の回転力よりも増大される。
【００３５】
また、前記修整高さｈ及び前記修整量ｗの値に歯形修整されたモジュール値が１．０ｍｍ以下であるピニオン２１をギアードモータ装置２に備えることで、ギアードモータ装置２に備えられる前述の歯車の中で単位時間あたりの回転数が最大であるピニオン２１と、このピニオン２１に噛合う第一出力歯車１６ｃと、の駆動時における噛合いを円滑にすることができる。
【００３６】
このように、本実施の形態によれば、前記ギアードモータ装置２に備えられるモジュール値が１．０ｍｍ以下の歯形修整されたピニオン２１と、このピニオン２１に噛合う第一出力歯車１６ｃとの駆動時における噛合いを円滑にすることができるので、ギアードモータ装置２に備えられる歯車の中で単位時間あたりの回転数が最大であるピニオン２１とそれに噛合う第一出力歯車１６ｃから発生する騒音を効果的に低減し、ギアードモータ装置２の低騒音化を実現することができるという効果を奏する。
【００３７】
なお、本実施の形態では、ピニオン２１のみが歯形修整された修整歯車である構成としたが、本実施の形態はこれに限定されることはなく、例えば、ピニオン２１及び第一出力歯車１６ｃ、ピニオン２１及び本実施形態のすべての歯車、又は第一出力歯車１６ｃのみ等について歯形修整を行う構成としても良い。しかしながら、歯形修整を行う歯車が多くなることはコスト高となってしまう。そのため、ギアードモータ装置２に備えられる前述の歯車の中で単位時間あたりの回転数が最大であるピニオン２１のみ歯形修整を行うことで、歯形修整にかかるコストを低減することができるとともに、低コストにも関わらず効果的にギアードモータ装置２の低騒音化を実現することができるという効果を奏する。
【００３８】
また、本実施の形態のギアードモータ装置２は、前述の構成を有するギアヘッド１０を備える構成としたが、本実施の形態は、これに限定されることはなく、遊星歯車機構を備えるギアヘッドを備える構成としてもよい。
【実施例】
【００３９】
次に、本発明を適用した修整歯車及びギアードモータ装置の実施例について説明する。なお、本実施例のギアードモータ装置は、第二実施の形態で説明したギアードモータ装置と同一の構成を有している。
【００４０】
本実施例のギアードモータ装置に備えられるギアヘッドは直径が１６ｍｍであり、長さが１２ｍｍであって、減速比が５０：１である。また、前記ギアードモータ装置に備えられるピニオンは、歯数が１０枚、モジュール値が０．２ｍｍであって、ＤＩＮ規格の記号Ｕ１、ＤＩＮ５８４００の基準歯形から、修整高さｈが０．０６ｍｍ、修整量ｗが０．００６ｍｍとなるように歯形修整された修整歯車を本実施例１、修整高さｈが０．１２ｍｍ、修整量ｗが０．０１５ｍｍとなるように歯形修整された修整歯車を本実施例２、修整高さｈが０，１４ｍｍ、修整量ｗが０．０２０ｍｍとなるように歯形修整された修整歯車を本実施例３とする。さらに、前記ギアードモータ装置に備えられるモータは直径が１６ｍｍであって、モータの軸方向の長さが２５ｍｍのコアレスモータである。
【００４１】
表１は、本実施例のギアードモータ装置と、前記歯形修整が行われていない前記ＤＩＮ規格の基準歯形を有するピニオンをモータの出力軸に取付けたこと以外は前述の本実施例と同一の構成を有する従来のギアードモータ装置と、を同一の測定条件の下にて駆動時に発生する騒音を図示しない集音装置によって測定した測定データである。また、表１は、前記各ギアードモータ装置に備えられたモータを正転（ＣＷ）させた際と逆転（ＣＣＷ）させた際の騒音を測定した測定データであり、前記測定を１０回試行した各回の測定データと前記各回の測定データの平均値を記載したものである。
【００４２】
なお、前記測定データは、前記各ギアードモータ装置に備えられるモータに印加する印加電圧をＤＣ６Ｖするとともに、駆動時における前記各ギアードモータ装置の出力軸に１５ｍＮｍの負荷を加えた状態の下で測定されたものである。また前記測定データは、前記各ギアードモータ装置をスポンジの上に前記各モータの出力軸が水平となるように載置した状態であって、前記集音装置と前記各ギアードモータ装置との距離を５ｃｍとして測定したものである。
【００４３】
【表１】
2005188621.tif 000003
【００４４】
このように表１によれば、従来のギアードモータ装置は４９．０から６１．６ｄＢの範囲の騒音が発生するのに対して本実施例のギアードモータ装置は４０．２から４９．０ｄＢの範囲の騒音が発生することがわかる。また、本実施例のギアードモータ装置の駆動時の騒音は、従来のギアードモータ装置の駆動時の騒音に比べて約１９％低減していることがわかる。さらに、本実施例のギアードモータ装置の正転時の騒音は、従来のギアードモータ装置の正転時の騒音に比べて約１３％低減していることがわかる。さらに、本実施例のギアードモータ装置の逆転時の騒音は、従来のギアードモータ装置の逆転時の騒音に比べて約２４％低減していることがわかる。
【００４５】
このように本実施例のギアードモータ装置は、歯数が１０枚、モジュール値が０．２ｍｍであって、ＤＩＮ規格の記号Ｕ１、ＤＩＮ５８４００の基準歯形から修整高さｈが０．０６ｍｍ、０．１２ｍｍ、０，１４ｍｍ、そしてそれぞれ修整量ｗが０．００６ｍｍ、０．０１５ｍｍ、０．０２０ｍｍとなるように歯形修整された修整歯車であるピニオンを備えたことで、従来のギアードモータ装置に比べて確実に駆動時の騒音を低減していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る修整歯車の回転軸方向と垂直な面における断面図である。
【図２】本発明に係る修整歯車をピニオンとして適用したギアードモータ装置を示した断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ギアードモータ装置
１０  ギアヘッド
１３ａ  出力軸
１６  第一減速ユニット
１７  第二減速ユニット
２０  モータ
２１  ピニオン
【図１】
2005188621.tif 000004
【図２】
2005188621.tif 000005