斬新形状の球体歯車に関する諸特性の検証と精密位置決め機構としての適応性の検討

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K06062
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
• 研究機関: 豊田工業高等専門学校
• 研究代表者: 田中 淑晴 豊田工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (70455137)
• 研究協力者: 小谷 明 ; 大岩 孝彰
• 研究期間 (年度): 2016-10-21 – 2019-03-31
• キーワード: 球体歯車 / バックラッシ / 動力伝達 / 位置決め

研究成果の概要

球体歯車対における位置決め性能を評価するため，実験装置の構築を行い，バックラッシ量と伝達効率の測定を行った．軸交差角度は0°から60°まで20°ごととした．バックラッシ量は3.64～21.0mradとなり，軸交差角度が大きくなるほどバックラッシ量が大きくなる傾向を示した．また，設計値とは2～14mrad程度の違いがあった．一方，伝達効率は56.5～87.6%となり軸交差角度が大きくなるほど効率も大きくなる傾向があることが分かった．

自由記述の分野

位置決め

研究成果の学術的意義や社会的意義

一般的な歯車は自由度が1であるのに対して本研究の球体歯車は多自由度を有する．そのため，従来では歯車を複数個組み合わせて多自由度とした構成部分へ適用することによって，構造が簡単かつ低コストで構成することができる．さらに，小型かつチタン製とすれば医療分野などにも適用できる．球体歯車対とした位置決め装置を構築し，軸交差角度の変化がバックラッシ量や伝達効率などに及ぼす影響を具体的に明らかにしたことにより，今後の球体歯車の設計の参考とすることができる．これらのように，本成果を通じて従来に無い歯車伝達機構を提案することができた．