低背隙齒輪機構及裝置

专利摘要:
本發明提供一種即便於重複馬達之正反轉之情形時亦可應對、組裝簡單、扭力矩之調節可簡便地進行之低背隙齒輪機構及裝置。低背隙齒輪機構10在半球型之孔17之最深部與槽18a之最深部之位置於圓周方向偏移之狀態下，於球24接觸於槽18a之一方之斜面之狀態下組裝，因此，若從動板18藉由盤形彈簧16而向軸方向推壓，則可對主齒輪15與副齒輪25賦予扭力矩，從而可減少背隙。構造單純、組裝簡單，僅藉由螺母14之旋入狀況而調整安裝角度，可簡便地調節賦予至主齒輪15與副齒輪25之扭力矩之大小。
公开号:TW201317486A
申请号:TW101122961
申请日:2012-06-27
公开日:2013-05-01
发明作者:Satoshi Shiino
申请人:Tsubaki Emerson Co；
IPC主号:F16H55-00

专利说明:
低背隙齒輪機構及裝置
本發明係關於一種齒輪停止時自動減少齒輪與齒輪之齒面間之背隙的低背隙齒輪機構及裝置。
一對齒輪順利地作動需要齒面間之背隙，但於要求高精度之裝置中，要求背隙較少之裝置。例如，要求重複之定位精度之搬送裝置中所使用的減速裝置中，該傾向顯著，若背隙較大，則輸出軸停止時，由於搬送物之慣性力之反作用力等原因，於輸出軸產生與至此為止旋轉之方向相反的轉矩之情形時，由於停止位置稍微偏離，故而會產生無法使工件於固定位置準確且切實地停止之類的問題。因此，要求停止時自動消除背隙。又，重複馬達之正轉及反轉驅動之情形時，要求可與馬達之正轉、反轉對應之低背隙齒輪機構、裝置。
至此為止，低背隙齒輪機構、裝置已較多地被開發，作為其例，存在以下所列舉者。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2001-74126號公報
[專利文獻2]日本特開2007-198600號公報
[專利文獻3]日本特開平8-74972號公報
專利文獻1中揭示有一種於同軸上具有兩個齒輪，於一方之齒輪藉由調整構件及固定螺絲安裝相對於另一方之齒輪往旋轉方向施壓之螺旋扭轉彈簧(helical torsion coil spring)之低背隙齒輪機構。根據該構成，只要在轉動調整構件對螺旋扭轉彈簧施加扭矩(torsion moment)的狀態下以固定螺絲固定，則可簡易地調整螺旋扭轉彈簧之反作用力之強弱。
於專利文獻2中，揭示有如下低背隙齒輪機構：於同軸上具備兩個齒輪，於一方之齒輪設置有長孔，以收納於該孔之方式設置包含鋼球、彈性體及調節手段之推壓機構，將設置於另一方之齒輪之導引部插入至推壓機構，設置於該導引部之槽與推壓機構之鋼球相接觸，於齒輪之旋轉時自導引部經由鋼球對彈性體施加旋轉方向之力矩而使彈性體壓縮，於齒輪停止時彈性體之反作用力施加於導引部而使設置有導引部之齒輪旋轉，藉此減少背隙。再者，藉由設置於推壓機構之調節手段，可預先調節施加於彈性體之壓力。
於專利文獻3中，揭示有如下低背隙齒輪裝置：將驅動齒輪與嚙合於設置於不同之軸之驅動齒輪之兩個中立齒輪、設置於與各自之中立齒輪同軸上之被動齒輪、及與被動齒輪嚙合之輸出齒輪組合，以轉矩扳手等對設置有連結該等齒輪之中立齒輪及被動齒輪之軸之一方賦予所期望之扭力矩，於該狀態下藉由楔狀夾持構件來固著，於卡合於輸出齒輪之齒輪產生相位差。根據該裝置，藉由對一方之軸賦予之扭力矩而於兩個被動齒輪產生相位差，按壓力作用於相互分離之方向，從而可降低背隙。
於如專利文獻1之低背隙齒輪機構之情形時，螺旋扭轉彈簧之特性方面，較理想為齒輪於將線圈捲入之方向旋轉，因此不適合重複正轉與反轉之情形。又，為在藉由調整構件調節螺旋扭轉彈簧之扭矩之後藉由固定螺絲固定的構成，因此組裝困難。
如專利文獻2之低背隙齒輪機構中，於藉由調節手段而調節施加於彈性體之壓力之情形時，每次調節時必需將推壓機構自齒輪卸下，調節之後再次組裝，因此不方便。又，齒輪之尺寸越小，會成為操作遠小於該齒輪之推壓機構，因此操作越發困難。
於如專利文獻3之低背隙齒輪裝置中，必須在以轉矩扳手等對一方之軸賦予轉矩之狀態下，藉由楔狀夾持構件來固著，因此組裝困難。又，根據該構成，會有扭力矩之調節較難之問題。
因此，本發明鑒於上述先前技術之問題點，其目的在於提供一種即便於重複馬達之正反轉之情形亦可對應、組裝簡單、扭力矩之調節可簡便地進行之低背隙齒輪機構及裝置。
本發明藉由一種低背隙齒輪機構來解決上述課題，該低背隙齒輪機構之特徵在於：包含：主齒輪，其與軸連結；副齒輪，其可旋轉地設置於該軸上，且設置有至少一個半球型之孔；球，其嵌合於上述半球型之孔；從動板，其設置有上述球可嵌合之大小之圓周方向剖面V字型之槽，與上述軸連結，並可於軸方向移動；螺母，其旋入至上述軸中；及彈性體，其設置於上述螺母與上述從動板之間；且自上述軸之一端起依序配置有上述螺母、彈性體、從動板、球、副齒輪、主齒輪；在副齒輪之球所嵌合之半球型之孔之最深部與槽之最深部於旋轉方向偏移、球接觸於槽之一方之斜面之狀態下，上述從動板被彈性體推壓。
又，如技術方案2般，較佳為包含從動凸緣，該從動凸緣以螺釘裝設於副齒輪，至少具有一個球所嵌合之半球型之孔及用以插入上述螺釘之自正面觀察為橢圓型之長孔。
又，如技術方案3般，較佳為：包含設置於輸入軸或輸出軸之輸入齒輪或輸出齒輪及嚙合於輸入齒輪或輸出齒輪而設置於輸出軸或輸入軸之具有兩片齒輪之輸出齒輪或輸入齒輪；將上述輸出齒輪或輸入齒輪之一方之齒輪設為主齒輪，將另一方之齒輪設為副齒輪，並於輸出齒輪或輸入齒輪組入如技術方案1或2之低背隙齒輪機構。
又，如技術方案4般，較佳為設為如下低背隙齒輪裝置，其特徵在於：包含設置於輸入軸之輸入齒輪、設置於輸出軸之輸出齒輪、第1中間齒輪及第2中間齒輪，該第1中間齒輪及第2中間齒輪具有設置於上述輸入齒輪與輸出齒輪之間並具有與上述輸入齒輪嚙合之中間輸出齒輪及與上述輸出齒輪嚙合之中間輸入齒輪；將第1中間齒輪或第2中間齒輪之中間輸入齒輪設為主齒輪或副齒輪，將中間輸出齒輪設為副齒輪或主齒輪，於第1中間齒輪或第2中間齒輪中組入如技術方案1或2之低背隙齒輪機構。
根據本發明，構成為在副齒輪之球所嵌合之半球型之孔之最深部與圓周方向之剖面V字型之槽之最深部於旋轉方向偏移、球接觸於該槽之一方之斜面的狀態下，從動板被彈性體推壓，因此藉由彈性體之反作用力而按壓從動板，藉此球向欲嵌於槽之方向移動，從而消除半球型之孔之最深部與槽之最深部之位置的偏移。因此，於從動板與副齒輪產生相對旋轉方向之轉矩、即扭力矩。因該從動板與軸連結，故而施加於從動板之扭力矩通過軸並通過與軸連結之主齒輪，作為結果，對主齒輪與副齒輪賦予扭力矩，主齒輪與副齒輪欲向相對方向旋轉。如此，於使主齒輪及副齒輪與其他齒輪嚙合之情形時，於其他齒輪之兩側之齒面接觸有主齒輪或副齒輪之任一者，從而可減少背隙。
又，自輸出軸之一端依序配置有螺母、彈性體、從動板、球、副齒輪、主齒輪，在副齒輪之球所嵌合之半球型之孔之最深部與剖面V字型之槽之最深部於旋轉方向偏移、球接觸於槽之一方之斜面之狀態下，從動板被彈性體推壓之方式安裝之單純的構造，因此可簡便地組裝。
又，藉由旋入至輸出軸之螺母之旋入角度而可調節彈性體之反作用力、即推壓從動板之力，因此可容易地進行扭力矩之大小之調節。
又，如技術方案2般，根據包含以螺釘裝設於副齒輪之具有球所嵌合之半球型之孔及用以插入螺釘之自正面觀察具有橢圓型之長孔的從動凸緣之構成，於長孔之範圍內變更螺釘之裝設位置，可調整對從動凸緣之副齒輪之安裝角度，因此，作為結果，可調整半球型之孔之圓周方向之位置，從而可簡便地調整半球型之孔之最深部與剖面V字型之槽之最深部的偏移狀況。
而且，如技術方案3般，較佳為：於包含設置於輸入軸之輸入齒輪及嚙合於輸入齒輪之設置於輸出軸之具有兩片齒輪之輸出齒輪的低背隙齒輪裝置中，將輸出齒輪之一方之齒輪設為主齒輪，將另一方之齒輪設為副齒輪，於輸出齒輪中組入如技術方案1或2之低背隙齒輪機構，於此情形時，輸入齒輪旋轉時之轉矩於右旋轉時或左旋轉時之任一情形時，對與賦予至主齒輪或副齒輪之扭力矩相反方向發生作用。具體而言，於自輸入齒輪對主齒輪賦予轉矩之情形時，主齒輪與輸出軸連結，因此來自輸入齒輪之轉矩立即傳遞至輸出軸。此時，輸入齒輪及輸出齒輪在維持組裝時之狀態、即維持背隙較少之狀態下旋轉，該旋轉停止時，亦維持背隙較少之狀態。另一方面，於自輸入齒輪對副齒輪賦予轉矩之情形時，副齒輪可旋轉地設置於輸出軸上，因此來自輸入齒輪之轉矩不會立即傳遞至輸出軸。因而，來自輸入軸之轉矩超過賦予至副齒輪之扭力矩之大小時，與扭力矩相反方向之力作用於副齒輪，施加有球欲自槽脫出之方向、換言之半球型之孔之最深部與剖面V字型之槽之最深部進一步偏移之方向之力。因而，對從動板施加相當於球欲脫出剖面V字型之槽而移動之量之向軸方向之力。而且，由於該從動板可向軸方向移動，故而從動板於軸方向移動，將接觸於從動板之彈性體壓縮相當於移動之量。輸入齒輪停止時，藉由該彈性體之反作用力而從動板於軸方向被推回，因此向球欲嵌於剖面V字型之槽之方向、即消除半球型之孔之最深部與剖面V字型之槽之最深部之位置的偏移的方向移動，使主齒輪及副齒輪產生扭力矩，因此自動恢復到組裝時之狀態、即背隙較少之狀態。此處，與輸出軸連結之主齒輪往背隙較少之方向旋轉時，輸出軸旋轉。因此，會有馬達停止後於減少背隙之過程輸出軸稍微旋轉之情形。再者，於並非主齒輪而是副齒輪往減少背隙之方向旋轉之情形時，由於副齒輪可旋轉地設置於輸出軸上，故而輸出軸不旋轉。再者，於輸入軸與馬達直接連結之情形時，馬達停止時，藉由伺服鎖定而輸入軸以不旋轉之方式固定，因此，馬達停止時，即便主齒輪或副齒輪因扭力矩而往減少背隙之方向旋轉，輸入軸亦不會通過輸入齒輪旋轉。
又，亦可設為如下構成：在作為技術方案3之另一個態樣之包含設置於輸出軸之輸出齒輪及嚙合於輸出齒輪之設置於輸入軸之具有兩片齒輪的輸入齒輪之低背隙齒輪裝置中，將輸入齒輪之一方之齒輪設為主齒輪，將另一方之齒輪設為副齒輪，於輸入齒輪中組入如技術方案1或2之低背隙齒輪機構。此情形之基本作動原理與在輸出軸上之輸出齒輪組入低背隙齒輪機構之情形相同。再者，於輸入軸與馬達直接連結之情形時，於馬達停止時，藉由馬達之伺服鎖定而輸入軸以不旋轉之方式固定，因此會有在減少背隙之過程中，與輸入軸連結之主齒輪無法往減少背隙之方向旋轉之情形。此時，副齒輪藉由扭力矩而旋轉，直至輸出齒輪之齒面接觸於主齒輪為止使輸出齒輪旋轉而使背隙減少。因而，會有輸出軸稍微旋轉之情形。
又，如技術方案4般，包含設置於輸入軸之輸入齒輪、設置於輸出軸之輸出齒輪、第1中間齒輪及第2中間齒輪，該第1中間齒輪及第2中間齒輪設置於上述輸入齒輪與輸出齒輪之間並包含與上述輸入齒輪嚙合之中間輸出齒輪及與上述輸出齒輪嚙合之中間輸入齒輪；將第1中間齒輪或第2中間齒輪之中間輸入齒輪設為主齒輪或副齒輪，將中間輸出齒輪設為副齒輪或主齒輪，於第1中間齒輪或第2中間齒輪組入如技術方案1或2之低背隙齒輪機構，根據如上構成，亦可於2段之齒輪適用本發明之低背隙齒輪機構。
又，根據減少背隙時主齒輪或副齒輪之哪一個旋轉，會有馬達停止後輸出軸稍微旋轉之情形，此情形與技術方案3之情形相同。
以下，參照圖1~圖9對本發明之實施形態進行說明。然而，本發明並不限定於該實施形態。再者，於各圖中為了方便起見將背隙誇張表示。
圖1之低背隙齒輪機構10包含：主齒輪15，其與軸12連結；副齒輪25，其可旋轉地設置於軸12上，且設置有一個半球型之孔17；球24，其可嵌合於半球型之孔17；從動板18，其設置有球24可嵌合之大小之圓周方向剖面V字型的槽18a，與軸12連結，可於軸方向移動；螺母14，其旋入至軸12；及盤形彈簧16，其為設置於螺母14與從動板18之間之彈性體。再者，只要半球型之孔17可保持球24，則亦可為除了凹槽形狀等半球型以外之形狀。又，槽18a只要為圓周方向之剖面為V字型，則亦可使用輥代替球24。
如圖2所示，軸12與從動板18藉由利用鍵部18b而鍵緊固來連結。因此，與軸12連結之主齒輪15與從動板18向同一方向旋轉。又，半球型之孔17之最深部與槽18a之最深部的位置於圓周方向偏移，因此球24於與槽18a之一方之斜面相接觸之狀態下組裝。此時，若從動板18藉由盤形彈簧16而向軸方向推壓，球24向欲嵌入至槽18a之方向移動，因此從動板18欲向左旋轉方向旋轉，副齒輪25欲向右旋轉方向旋轉。其結果為，從動板18之左旋轉方向之轉矩經由軸12而傳遞至主齒輪15，因此可對主齒輪15與副齒輪25賦予相對方向之轉矩、即可賦予扭力矩。在產生扭力矩之半球型之孔17之最深部與槽18a之最深部之位置關係下，如圖1所示，藉由使主齒輪15及副齒輪25與其他齒輪55嚙合，於其他齒輪55之齒面56、57推壓主齒輪15、副齒輪25之任意一方，從而可減少背隙。又，主齒輪15或副齒輪25與其他齒輪55之齒面56或57相接觸，藉此主齒輪15、即從動板18、及副齒輪25之位置得以固定，使球24無法更向欲嵌合於槽18a之方向移動，因此於如圖2所示之狀態下穩定。再者，於於圖2中，半球型之孔17之最深部與槽18a之最深部之位置之偏移較少，球24接觸於槽18a之雙方之斜面之情形時，即便藉由盤形彈簧16推壓從動板18亦不產生扭力矩，因此組裝(停止)時，必需設為如圖2所示之狀態。又，於圖2中，使半球型之孔17之最深部位於左側，使槽18a之最深部位於右側，但將其設為相反之情形時，當然賦予相反方向之扭力矩。又，根據螺母14之向軸12之旋入狀況而變更螺母14之緊固角度，藉此可調節盤形彈簧16推壓從動板18之力，因此可簡便地調節扭力矩之大小。因而，可容易地實現對應於低背隙齒輪機構10之使用用途或環境之扭力矩。再者，根據力學法則當然明白：設置半球型之孔17及槽18a之位置與軸12之距離越近力矩越小，越遠力矩越大。
其次，圖3係使用低背隙齒輪機構10a之1段之低背隙齒輪裝置100停止(組裝)時之前視圖。低背隙齒輪裝置100係設置於與未圖示之馬達連結之輸入軸52a之輸入齒輪55a與設置於輸出軸12a之低背隙齒輪機構10a之主齒輪15a及副齒輪25a嚙合。再者，亦可為使輸入軸52a與輸出軸12a相反之構成，即於輸入軸52a上設置低背隙齒輪機構10a，但由於構成基本上相同，故省略其說明。
於副齒輪25a包含從動凸緣28，該從動凸緣28包含球24所嵌合之半球型之孔28a、及用以插入螺釘26之自正面觀察為橢圓型之長孔28b。如此，藉由插入從動凸緣28，在長孔28b之範圍內變更螺釘26對副齒輪25a之裝設位置，藉由調整從動凸緣28對副齒輪25a之安裝角度，可使半球型之孔28a之位置偏移。另一方面，如圖4所示，從動板18在從動凸緣28藉由螺釘26裝設於副齒輪25a之後，藉由鍵部18b與輸出軸12a鍵緊固。因此，設置於從動板18之槽18a之位置固定。因而，調整從動凸緣28之安裝位置，從而調整半球型之孔28a之位置，藉此可簡便地調整半球型之孔28a之最深部與剖面V字型之槽18a之最深部之位置之偏移狀況。又，低背隙齒輪機構10a藉由利用螺母14a而按壓複數個線圈彈簧16a而推壓從動板18。如此，作為彈性體可適用盤形彈簧、線圈彈簧之類的彈簧類，又，有時亦可適用橡膠等彈性體。
圖4、5係低背隙齒輪裝置100停止(組裝)時、及旋轉時之低背隙齒輪機構10a之重要部位放大剖面圖。再者，為了方便說明，不施加剖面線。低背隙齒輪裝置100停止(組裝)時，如圖4所示，螺母14a旋入至輸出軸12a，按壓線圈彈簧16a，因此藉由線圈彈簧16a推壓從動板18。因而，嵌合於半球型之孔28a之球24欲向欲嵌合於槽18a之方向移動，因此自從動板18通過藉由鍵部18b鍵緊固之輸出軸12a於主齒輪15a產生箭頭A所示之左旋轉方向之轉矩，且於副齒輪25a產生箭頭B所示之右旋轉方向之轉矩。而且，如圖3所示，主齒輪15a與輸入齒輪55a之齒面56a相接觸，副齒輪25a與輸入齒輪55a之齒面57a相接觸，藉此圖4之球24無法更向欲嵌於槽18a之方向移動，因此於低背隙齒輪裝置100停止(組裝)時，如圖4所示，成為半球型之孔28a之最深部與槽18a之最深部之位置於圓周方向偏移之狀態。即，由於為藉由扭力矩而主齒輪15a按壓於輸入齒輪55a之齒面56a、副齒輪25a按壓於輸入齒輪55a之齒面57a之狀態，故而背隙變少。再者，半球型之孔28a之最深部與槽18a之最深部之位置的偏移較少，球24接觸於槽18a之雙方之斜面之情形時，即便藉由線圈彈簧16a而推壓從動板18亦不產生扭力矩，因此只要停止(組裝)時不為圖4所示之狀態，則無法獲得低背隙功能。
即便圖3所示之低背隙齒輪裝置100之輸入齒輪55a向左右任一方向旋轉，與施加於主齒輪15a或副齒輪25a之扭力矩相反方向之轉矩亦起作用。具體而言，於輸入齒輪55a左旋轉而對主齒輪15a賦予轉矩之情形時，因主齒輪15a與輸出軸12a連結，故而來自輸入齒輪55a之轉矩立即傳遞至輸出軸12a。此時，輸入齒輪55a及輸出齒輪10a維持如圖4所示般之組裝時之狀態，即維持背隙較少之狀態而旋轉，即便該旋轉停止，亦維持背隙較少之狀態。另一方面，於輸入齒輪55a右旋轉而對副齒輪25a賦予轉矩之情形時，副齒輪25a可旋轉地設置於輸出軸12a上，因此來自輸入齒輪55a之轉矩不會立即傳遞至輸出軸12a，來自輸入軸52a之轉矩超過賦予至副齒輪25a之扭力矩之大小時，於副齒輪25a向與扭力矩相反方向開始旋轉。此時之低背隙齒輪裝置100旋轉時之低背隙齒輪機構10a之重要部位如圖5所示，向與產生扭力矩之方向相反之球24脫出槽18a之方向移動，從動板18於軸方向按壓移動相當於其移動距離，從而壓縮線圈彈簧16a。此時，直至因自輸入齒輪55a傳遞之轉矩而球24欲自槽18a脫出之力與線圈彈簧16a之反作用力均衡為止，或直至主齒輪15a與副齒輪25a之位置之偏移消失、輸入齒輪55a之齒面57a與主齒輪15a及副齒輪25a相接觸、半球型之孔28a之最深部與槽18a之最深部之位置無法進一步偏移為止，球24向欲自槽18a脫出之方向移動。接下來，於輸入齒輪55a之旋轉停止時，藉由經壓縮之線圈彈簧16a之反作用力而自動恢復到圖4之狀態、即背隙較少之狀態。再者，若旋轉時球24自槽18a完全脫出，則即便賦予彈性體之反作用力亦無法產生扭力矩，因此必需設定旋轉時球24不自槽18a完全脫出之程度之彈性體之反作用力的強度、或者半球型之孔28a之最深部與槽18a之最深部之位置的偏移狀況。
其次，對低背隙齒輪裝置100之作動進行詳細說明。例如，於圖3之低背隙齒輪裝置100之輸入軸52a左旋轉之情形時，自輸入齒輪55a之齒面56a向主齒輪15a傳遞轉矩，主齒輪15a及與主齒輪15a連結之輸出軸12a開始右旋轉。即，來自輸入軸52a之轉矩立即傳遞至輸出軸12a。又，此時，與輸出軸12a鍵緊固之從動板18、旋入至輸出軸12a之螺母14a、設置於螺母14a與從動板18之間之線圈彈簧16a亦同樣地開始右旋轉。另一方面，對副齒輪25a未傳遞來自輸入齒輪55a之轉矩。此時，由於自輸入齒輪55a對主齒輪15a賦予右旋轉方向之轉矩，又，對副齒輪25a賦予右旋轉方向之扭力矩，故而盤形彈簧16a不被壓縮，主齒輪15a及副齒輪25a以從動之方式右旋轉。因此，旋轉時不成為如圖5所示之狀態，而維持如圖4所示之狀態，即，維持背隙較少之狀態下從輸入軸52a對輸出軸12a傳遞轉矩。因而，即便於輸入軸52a之旋轉停止時，亦維持如圖4所示之背隙較少之狀態，因此於停止後輸出軸12a不旋轉。
另一方面，於圖3之輸入軸52a右旋轉之情形時，自輸入齒輪55a之齒面57a向副齒輪25a傳遞轉矩。副齒輪25a可旋轉地設置於輸出軸12a上，因此轉矩不會立即傳遞至輸出軸12a，於來自輸入軸52a之轉矩超過賦予至副齒輪25a之扭力矩之大小時，於副齒輪25a開始與扭力矩相反方向之左旋轉。此時，轉矩亦傳遞至裝設於副齒輪25a之從動凸緣28及設置於從動凸緣28之半球型之孔28a之球24，與副齒輪25a同方向開始旋轉。因此，直至賦予至球24之轉矩與線圈彈簧16a之反作用力均衡為止，或直至輸入齒輪55a之齒面57a接於主齒輪15a為止，球24向欲脫出槽18a之方向移動，成為圖5所示之球24與槽18a之位置關係，並且轉矩自球24傳遞至從動板18，作為結果，轉矩傳遞至輸出軸12a。自該狀態起輸入軸52a停止時，藉由線圈彈簧16a之反作用力而球24向欲嵌於槽18a之方向移動，從而產生扭力矩。因而，副齒輪25a右旋轉，主齒輪15a左旋轉，因此伴隨主齒輪15a之左旋轉而輸出軸12a稍微左旋轉，同時與副齒輪25a相接觸之輸入齒輪55a稍微左旋轉。而且，如圖3所示，若主齒輪15a與輸入齒輪55a之齒面56a相接觸、副齒輪25a與輸入齒輪55a之齒面57a相接觸，則停止。此處，輸入軸52a與未圖示之馬達直接連結，該馬達由於伺服鎖定(servo lock)而以不旋轉之方式固定之情形時，因由於馬達之伺服鎖定而輸入軸52a以不旋轉之方式固定，故而輸入齒輪55a及與其相接觸之副齒輪25a不會因扭力矩而旋轉，僅主齒輪15a左旋轉而使背隙較少。因主齒輪15a與輸出軸12a連結，故而與主齒輪15a連結之輸出軸12a亦稍微旋轉對應於主齒輪15a旋轉之量。
其次，對於在輸入軸上設置低背隙齒輪機構10a之情形之動作、且與上述之在輸出軸上設置低背隙齒輪機構10a之情形不同之方面，以下，此段落中將圖3之輸入軸52a作為輸出軸52a、將輸入齒輪55a作為輸出齒輪55a、將輸出軸12a作為輸入軸12a來進行說明。
於輸入軸12a左旋轉之情形時，轉矩自主齒輪15a向輸出齒輪55a之齒面56a傳遞，輸出齒輪55a及輸出軸52a開始右旋轉。即，來自輸入軸12a之轉矩立即傳遞至輸出軸52a。此時，來自輸入軸12a之轉矩與賦予至主齒輪15a之扭力矩為同一方向，因此不會成為如圖5所示之狀態，而維持如圖4所示之狀態、即維持背隙較少之狀態下轉矩自輸入軸12a傳遞至輸出軸52a。因而，即便輸入軸12a之旋轉停止時，因維持如圖4所示之背隙較少之狀態，故而於停止後輸出軸52a不會旋轉。
另一方面，於輸入軸12a右旋轉之情形時，於主齒輪15a與輸出齒輪55a之齒面57a之間稍微存在間隙，因此若主齒輪15a開始右旋轉，則從動板18及槽18a亦同樣地右旋轉，直至賦予至槽18a之轉矩與線圈彈簧16a之反作用力均衡為止，或直至主齒輪15a接觸於輸出齒輪55a之齒面57a為止，球24向欲脫出槽18a之方向移動，成為圖5所示之球24與槽18a之位置關係，並且自槽18a經由球24及半球型之孔28a而向從動凸緣28傳遞轉矩，作為結果，轉矩自主齒輪15a或副齒輪25a傳遞至輸出齒輪55a及輸出軸52a。
接下來，於輸入軸12a停止時，藉由線圈彈簧16a之反作用力而球24向欲嵌於槽18a之方向移動，從而產生扭力矩。因而，由於主齒輪15a左旋轉，副齒輪25a右旋轉，故而伴隨主齒輪15a之左旋轉而輸入軸12a稍微左旋轉，同時，與副齒輪25a相接觸之輸出齒輪55a稍微左旋轉。而且，如圖3所示，若主齒輪15a與輸出齒輪55a之齒面56a相接觸，副齒輪25a與輸出齒輪55a之齒面57a相接觸，則停止。此處，輸入軸12a與未圖示之馬達直接連結，該馬達由於伺服鎖定而以不旋轉之方式固定之情形時，與輸入軸12a連結之主齒輪15a無法向減少背隙之方向旋轉。因而，藉由扭力矩而副齒輪25a在與輸出齒輪55a之齒面57a相接觸之狀態下右旋轉，直至輸出齒輪55a之齒面56a與主齒輪15a相接觸為止使輸出齒輪55a旋轉，因此輸出軸52a稍微旋轉。
其次，圖6係使用低背隙齒輪機構10b之2段之低背隙齒輪裝置200之停止(組裝)時的前視圖。低背隙齒輪裝置200包含設置於與未圖示之馬達連結之輸入軸52b之輸入齒輪55b、設置於輸出軸62之輸出齒輪65、設置於輸入齒輪55b與輸出齒輪65之間之第1中間齒輪30、及作為第2中間齒輪之低背隙齒輪機構10b。第1中間齒輪30包含第1中間輸出齒輪35及第1中間輸入齒輪45，又，低背隙齒輪機構10b於軸12b上包含作為第2中間輸出齒輪之副齒輪25b、作為第2中間輸入齒輪之主齒輪15b。再者，第1中間輸出齒輪35與副齒輪25b、及第1中間輸入齒輪45與主齒輪15b之齒數相同，較佳為副齒輪25b、主齒輪15b之齒寬窄於第1中間輸出齒輪35、第1中間輸入齒輪45。又，球24嵌合於半球型之孔28a中，半球型之孔28a之最深部與圓周方向剖面V字型之槽18a之最深部的位置偏移，球24接觸於槽18a之一方之斜面之狀態下，藉由作為彈性體之盤形彈簧16b而推壓從動板18。如低背隙齒輪機構10b般，亦可構成為設置於從動凸緣28之半球型之孔28a及嵌合於其中之球24及圓周方向剖面V字型之槽18a、以及設置有複數個螺釘26及長孔28b。該低背隙齒輪機構10b亦與低背隙齒輪機構10、10a同樣地，於副齒輪25b與主齒輪15b產生作為相反方向之轉矩之扭力矩。因此，低背隙齒輪裝置200之停止(組裝)時，如圖6所示，輸入齒輪55b之齒面56b與第1中間輸出齒輪35相接觸，輸入齒輪55b之齒面57b與副齒輪25b相接觸，輸出齒輪65之齒面66與主齒輪15b相接觸，輸出齒輪65之齒面67與第1中間輸入齒輪45相接觸，藉此輸入齒輪55b之兩側之齒面56b、57b及輸出齒輪65之兩側之齒面66、67與第1中間齒輪30之第1中間輸出齒輪35、第1中間輸入齒輪45、低背隙齒輪機構10b之主齒輪15b、或副齒輪25b之任一齒輪相接觸，因此為背隙較少之狀態。
此處，對低背隙齒輪裝置200之作動進行具體說明。於圖6之低背隙齒輪裝置200之輸入軸52b左旋轉之情形時，自輸入齒輪55b之齒面56b向第1中間輸出齒輪35傳遞轉矩，第1中間輸出齒輪35及設置於該軸上之第1中間輸入齒輪45開始右旋轉。接下來，第1中間輸入齒輪45之轉矩通過輸出齒輪65之齒面67傳遞至輸出齒輪65，輸出齒輪65及輸出軸62左旋轉。即，於輸入軸52b左旋轉之情形時，轉矩立即傳遞至輸出軸62。再者，向輸出齒輪65傳遞之轉矩自輸出齒輪65之齒面66向主齒輪15b作為右旋轉方向之轉矩而傳遞，但對副齒輪25b賦予右旋轉方向之扭力矩，又，輸入齒輪55b左旋轉，因此盤形彈簧16b不壓縮，主齒輪15b及副齒輪25b以從動之方式右旋轉。即，因以背隙較少之狀態旋轉，故而即便自該狀態輸入軸52b停止，亦維持背隙較少之狀態。
另一方面，於圖6之輸入軸52b右旋轉之情形時，伴隨輸入齒輪55b之右旋轉，自輸入齒輪之齒面57b向副齒輪25b傳遞轉矩。藉由傳遞至副齒輪25b之轉矩，如圖5所示，球24向欲自槽18a脫出之方向移動，通過從動板18壓縮盤形彈簧16b(圖5中為線圈彈簧16a)。接下來，如圖7所示，輸入齒輪55b之齒面57b與第1中間輸出齒輪35相接觸，輸入齒輪55b亦開始對第1中間輸出齒輪35傳遞轉矩。如此，來自輸入齒輪55b之轉矩通過第1中間齒輪30及低背隙齒輪10b傳遞至輸出齒輪65。再者，於輸入齒輪55b之齒面57b與第1中間輸出齒輪35相接觸之前，自輸入齒輪55b賦予至副齒輪25b之轉矩與盤形彈簧16b之反作用力均衡之情形時，自主齒輪15b向輸出齒輪65傳遞轉矩。即，任一情形時，均在低背隙齒輪機構10b之盤形彈簧16b被壓縮之狀態下自輸入軸52b向輸出軸62傳遞轉矩。因而，於輸入軸52b停止時，藉由經壓縮之盤形彈簧16b之反作用力，而對低背隙齒輪機構10b賦予扭力矩。此時，對副齒輪25b賦予右旋轉方向之轉矩，通過輸入齒輪55b之齒面57b而使輸入齒輪55b左旋轉。再者，輸入軸52b與馬達直接連結之情形時，由於馬達之伺服鎖定而輸入軸52b以不旋轉之方式固定，因此副齒輪25b及與其相接觸之輸入齒輪55b不會旋轉。另一方面，藉由賦予至主齒輪15b之左旋轉方向之轉矩而輸出齒輪65右旋轉，該轉矩自輸出齒輪65之齒面67傳遞至第1中間輸入齒輪45而第1中間輸入齒輪45左旋轉。接下來，該軸上之第1中間輸出齒輪35亦左旋轉，與輸入齒輪55b之齒面56b相接觸，此時，低背隙齒輪裝置200完全停止。如此，低背隙齒輪裝置200自動恢復到圖6所示之狀態、即背隙較少之狀態。
圖8(a)表示組入該低背隙齒輪機構10b之減速裝置300。如圖8(b)所示，上下並排設置第1中間齒輪30與第2中間齒輪即低背隙齒輪機構10b，以副齒輪25b與中間輸出齒輪35之一部分於軸方向重疊之方式配置，藉此可使減速裝置300之高度及軸方向之尺寸精簡化。
如圖9所示，馬達M與正交齒輪50連結，於正交齒輪50之輸入軸52c上設置有平行齒輪55c。平行齒輪55c與低背隙齒輪機構10b之副齒輪25b嚙合，於低背隙齒輪機構10b之軸12b上設置主齒輪15b，主齒輪15b與輸出齒輪65嚙合。如此，藉由將低背隙齒輪機構10b組入至減速裝置300中，可實現背隙較少之減速裝置。又，若使輸出齒輪65為齒條，則亦可實現背隙較少之齒條齒輪。即，若為嚙合於平行齒輪之齒輪，則可適用本發明之低背隙齒輪機構。
如以上說明般，根據本發明之低背隙齒輪機構，馬達之正反轉之任一情形均可減少背隙。又，由於構造簡單故而可簡便地組裝，僅藉由螺母之旋入狀況而調節安裝角度，可簡便地調節賦予至主齒輪及副齒輪之扭力矩之大小。
10‧‧‧低背隙齒輪機構
10a‧‧‧低背隙齒輪機構(輸出齒輪)
10b‧‧‧低背隙齒輪機構(第2中間齒輪)
12、12b‧‧‧軸
12a‧‧‧輸出軸(於段落0028、0029中為輸入軸)
14、14a、14b‧‧‧螺母
15、15a、15b‧‧‧主齒輪(中間輸入齒輪)
16、16a、16b‧‧‧彈性體
17‧‧‧半球型之孔(設置於副齒輪)
18‧‧‧從動板
18a‧‧‧圓周方向剖面V字型之槽
24‧‧‧球
25、25a、25b‧‧‧副齒輪(中間輸出齒輪)
26‧‧‧螺釘
28‧‧‧從動凸緣
28a‧‧‧半球型之孔(設置於從動凸緣)
28b‧‧‧自正面觀察橢圓型之長孔
30‧‧‧第1中間齒輪
35‧‧‧中間輸出齒輪
45‧‧‧中間輸入齒輪
52a、52b‧‧‧輸入軸(於段落0028、0029中為輸出軸)
55a、55b‧‧‧輸入齒輪(於段落0028、0029中為輸出齒輪)
62‧‧‧輸出軸
65‧‧‧輸出齒輪
100‧‧‧低背隙齒輪裝置
圖1係本發明之第1實施形態之低背隙齒輪機構之前視圖。
圖2係圖1之重要部位之圓周方向剖面圖。
圖3係將本發明之第2實施形態組入至1段之齒輪之情形之停止(組裝)時的前視圖。
圖4係圖3之停止(組裝)時之重要部位放大橫剖面圖。
圖5係圖3之旋轉時之重要部位放大橫剖面圖。
圖6係將本發明之第3實施形態組入至2段之齒輪之情形之停止(組裝)時的前視圖。
圖7係圖6之一定方向旋轉時之前視圖。
圖8(a)係利用本發明之減速裝置之前視圖，圖8(b)係圖8(a)之重要部位側面剖面圖。
圖9係圖8之9-9線橫剖面圖。
10‧‧‧低背隙齒輪機構
12‧‧‧軸
14‧‧‧螺母
15‧‧‧主齒輪
16‧‧‧盤形彈簧
17‧‧‧半球型之孔
18‧‧‧從動板
18a‧‧‧槽
24‧‧‧球
25‧‧‧副齒輪
55‧‧‧其他齒輪
56、57‧‧‧齒面

权利要求:
Claims (4)
[1] 一種低背隙齒輪機構，其特徵在於：包含：主齒輪，其與軸連結；副齒輪，其可旋轉地設置於該軸上，且設置有至少一個半球型之孔；球，其嵌合於上述半球型之孔；從動板，其設置有上述球可嵌合之大小之圓周方向剖面V字型之槽，與上述軸連結，並可於軸方向移動；螺母，其旋入至上述軸中；及彈性體，其設置於上述螺母與上述從動板之間；且自上述軸之一端起依序配置有上述螺母、彈性體、從動板、球、副齒輪、主齒輪；在上述副齒輪之上述球所嵌合之上述半球型之孔之最深部與上述槽之最深部於旋轉方向偏移、上述球接觸於上述槽之一方之斜面之狀態下，上述從動板被上述彈性體推壓。
[2] 如申請專利範圍第1項之低背隙齒輪機構，其包含從動凸緣，該從動凸緣以螺釘裝設於上述副齒輪，至少具有一個上述球所嵌合之半球型之孔及用以插入上述螺釘之自正面觀察為橢圓型之長孔。
[3] 一種低背隙齒輪裝置，其包含設置於輸入軸或輸出軸之輸入齒輪或輸出齒輪及嚙合於該輸入齒輪或輸出齒輪而設置於輸出軸或輸入軸之具有兩片齒輪之輸出齒輪或輸入齒輪；將上述輸出齒輪或輸入齒輪之一方之齒輪設為上述主齒輪，將另一方之齒輪設為上述副齒輪，並於該輸出齒輪或輸入齒輪中組入如申請專利範圍第1項或第2項之低背隙齒輪機構。
[4] 一種低背隙齒輪裝置，其包含設置於輸入軸之輸入齒輪、設置於輸出軸之輸出齒輪、第1中間齒輪及第2中間齒輪，該第1中間齒輪及第2中間齒輪設置於上述輸入齒輪與輸出齒輪之間，具有與上述輸入齒輪嚙合之中間輸出齒輪及與上述輸出齒輪嚙合之中間輸入齒輪；且將上述第1中間齒輪或第2中間齒輪之上述中間輸入齒輪設為上述主齒輪或副齒輪，將上述中間輸出齒輪設為上述副齒輪或主齒輪，於該第1中間齒輪或第2中間齒輪中組入如申請專利範圍第1項或第2項之低背隙齒輪機構。

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