(57)【要約】【課題】運動を停止している状態で回転軸を優れた精度で位置決めをする回転軸の回動位置決め装置を提供する。【解決手段】本発明の回転軸の回動位置決め装置は、横並びに隣接して配置されているとともに、相対的に移動できる第一従動部材と、第二従動部材とを含み、第一従動部材と第二従動部材とが位置をずらして配置され歯列を有し、歯車と同時に噛み合うように構成されている。第一従動部材と第二従動部材とが互いに反対の力を受ける場合、歯車を挟んで押圧してガタツキが生じない。歯車が回転軸の一部であり、回転軸の一端が対象部材に結合される場合、対象部材は回転でき、位置決め点に回転すると、ガタツキなしに精度で位置決られる。【選択図】図４
2020106062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車を有する回転軸の回動位置決め装置において、
第一歯列を有する第一従動部材と、前記第一従動部材と横並びに隣接して配置されているとともに、第二歯列を有する第二従動部材とを含み、
前記第一従動部材が第１方向の力を受け、前記第二従動部材が前記第１方向と反対する第２方向の力を受けると、前記第一歯列と前記第二歯列とが前記歯車を押し挟むように、前記回転軸の前記歯車は前記第一歯列及び前記第二歯列と同時に噛み合うように構成されている、回転軸の回動位置決め装置。
【請求項２】
前記第１方向の力及び前記第２方向の力は、一方が作用力であり、他方が反力である、請求項１に記載の回転軸の回動位置決め装置。
【請求項３】
第一押し付け面を有する第一押付け部材及び第二押し付け面を有する第二押付け部材を更に含み、
前記第一従動部材及び第二従動部材は前記第一押付け部材と前記第二押付け部材との間に配置されており、前記第一従動部材は、一端が前記第一押し付け面に当接されており、他端が前記第二押し付け面と隙間を隔てるように配置されており、前記第二従動部材は、一端が前記第二押し付け面に当接されており、他端が前記第一押し付け面と隙間を隔てるように配置されている、請求項２に記載の回転軸の回動位置決め装置。
【請求項４】
第一加圧シリンダ及び第二加圧シリンダを更に含み、
前記第一加圧シリンダから前記第１方向の力を前記第一従動部材に作用すると、前記第二押付け部材から前記第二従動部材に反力を作用し、前記第二加圧シリンダから前記第２方向の力を前記第二従動部材に作用すると、前記第一押付け部材から前記第一従動部材に反力を作用するように構成されている、請求項３に記載の回転軸の回動位置決め装置。
【請求項５】
前記第一加圧シリンダ及び前記第二加圧シリンダのいずれか一方は方向力を発生するとき、他方は放圧状態となるように制御する制御モジュールを更に含む
、請求項４に記載の回転軸の回動位置決め装置。
【請求項６】
前記回転軸の前記歯車は、円周に沿って配置された複数の噛み合い歯を有し、前記第一従動部材の第一歯列は、軸方向に沿って配置された複数の第一凸歯を有し、隣接する２つの前記第一凸歯の間に第一歯谷部が形成されており、前記第二従動部材の第二歯列は、軸方向に沿って配置された複数の第二凸歯を有し、隣接する２つの前記第二凸歯の間に第二歯谷部が形成されており、前記噛み合い歯が、対応する前記第一歯谷部及び前記第二歯谷部に位置しており、前記歯谷部と前記第二歯谷部とは位置をずらして配置されている、請求項２〜５のいずれか一つに記載の回転軸の回動位置決め装置。
【請求項７】
各前記第一凸歯は、互いに反対側に向いている第一前歯面及び第一後歯面を有し、各前記第二凸歯は、互いに反対側に向いている第二前歯面及び第二後歯面を有し、前記第一凸歯の第一前歯面及び前記第二凸歯の第二後歯面がそれぞれ対応する噛み合い歯の対向する両側の歯面に当接されており、または前記第一凸歯の第一後歯面及び前記第二凸歯の第二前歯面がそれぞれ対応する噛み合い歯の対向する両側の歯面に当接されている、請求項６に記載の回転軸の回動位置決め装置。
【請求項８】
少なくとも一つの位置決めリングが前記第一従動部材及び前記第二従動部材を共に外嵌されている、請求項６に記載の回転軸の回動位置決め装置。
【請求項９】
前記第一歯列及び前記第二歯列を前記歯車とを噛み合わせるように、該第一歯列及び第二歯列にバイアス圧力を付勢するバイアス部材を更に含む、請求項６に記載の回転軸の回動位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動力伝達装置に関し、特に、回転軸に対して回動位置決めをできる歯車の動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動力伝達装置とは、動力の運動モード、方向または速度を変換ことができるものを指し、通常、動力を伝達するために機械部材間の摩擦を利用することや、機械部材を運動または運転させるために、噛み合いにより動力を伝達することがある。噛み合い動力伝達装置は、凸歯間の噛み合いで確実に運動を伝達でき、高い荷重に適用できるため、工作機械に広く利用されている。
【０００３】
図１〜図３に示した従来の歯車動力伝達装置は、ラック（Ｒａｃｋｓ）１を往復運動させることでそれと噛み合うピニオン２を正逆転させる。上述の配置方式は、直線運動を回転に変換するものであり、ピニオン２が回転軸３の一部である場合、回転軸３の一端に結合された対象部材を連動して対応的に回転させる。工作機械の交換アーム４を例として、それは回転軸３の一端に結合されて回転軸３に伴って回転することで工具交換を実行する。しかしながら、交換アーム４が停止の状態では、ラック１の凸歯１ａとピニオン２の凸歯２ａとが噛み合う箇所にバックラッシＧがあるため、回転軸３に対して依然として微小な回動空間を有する。上記状況のため、交換アーム４は、ガタツキが生じせず停止位置に精度で位置決めすることができない恐れがある。これは対象部材が交換アームである場合に限らず、例えば対象部材が回転台である場合にも、バックラッシがあるため、運動を停止している状態で優れた安定性を保持することもできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これを鑑みて、本発明は、運動を停止している状態で回転軸を優れた精度で位置決めをする回転軸の回動位置決め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】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明の歯車を有する回転軸の回動位置決め装置において、第一歯列を有する第一従動部材と、第一従動部材と横並びに隣接して配置されているとともに、第二歯列を有する第二従動部材とを含み、第一従動部材が第１方向の力を受け、第二従動部材が第１方向と反対する第２方向の力を受けると、第一歯列と第二歯列とが歯車を押し挟むように、回転軸の歯車は第一歯列及び第二歯列と同時に噛み合うように構成されている。
【発明の効果】
【０００６】
第一従動部材と第二従動部材とが相対的に移動できるとともに、互いに反対の力を受ける場合、歯車を挟んで押圧してガタツキが生じない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来の歯車動力伝達装置の上面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図２のＡ部の部分拡大図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態に係わる回動位置決め装置と回転軸との配置を示す斜視図である。
【図５】図４の上面図である。
【図６】図５の部分正面図である。
【図７】本発明の別の好ましい実施形態に係わる回動位置決め装置及び回転軸の分解図である。
【図８】図７の部材の組立斜視図である。
【図９】図８の９−９線矢視断面図である。
【図１０】図８の部分断面上面図である。
【図１１】図９の部分拡大図である。
【図１２】図１１の部分断面の上面図である。
【図１３】図１０の部分拡大図である。
【図１４】回転軸の回転状態を示す、図１０と同様な図である。
【図１５】図１４の回転軸の回転状態を示す、図１１と同様な図である。
【図１６Ａ】図１４のＢ部及びＣ部の部分拡大図である。
【図１６Ｂ】図１４のＢ部及びＣ部の部分拡大図である。
【図１７】位置決めリング及びバイアス部材を含む回動位置決め装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図４〜図６に示した回動位置決め装置１００は、動力伝達回転軸２００に利用てき、前記回転軸２００は、歯車２０１を有し、一端が対象部材（図示せず）を結合するとともに、前記対象部材を連動して回転させることができる。使用場合に応じて、前記対象部材は工作機械の交換アームまたは他の回転をしてから停止する時に精度で位置決めることができるものである。
【０００９】
回動位置決め装置１００は、横並びに隣接して配置されているとともに、相対的に移動できる第一従動部材１０及び第二従動部材２０を含み、第一従動部材１０が第一歯列１２を有し、第二従動部材２０が第二歯列２２を有し、回転軸２００の歯車２０１が第一歯列１２及び第二歯列２２と同時に噛み合っている。本実施形態では、歯車２０１は、円周に沿って配置された複数の噛み合い歯２０１ａを有する平歯車（Ｓｐｕｒ  ｇｅａｒｓ）であり、第一従動部材１０及び第二従動部材２０は、平行軸（Ｐａｒａｌｌｅｌ  ｓｈａｆｔｓ）で配置されている、それぞれ独立しているラック（Ｒａｃｋｓ）である。回動位置決め装置１００の運動を停止するとともに、回転軸２００が回転を停止すると、第一従動部材１０が第１方向の力Ｆ１を受け、第二従動部材２０が第１方向と反対する第２方向の力Ｆ２を受ける。そして、第一歯列１２と第二歯列２２を位置をずらして配置されることでバックラッシを除去でき、ガタツキなしに歯車２０１を押し挟んで安定に保持し、回転軸２００の一端に結合されている対象部材部材を精度で位置決めることができる。前記第１方向の力Ｆ１と第２方向の力Ｆ２とは一方が作用力であり、他方が反力であるが、前記第１方向の力Ｆ１と第２方向の力Ｆ２とは異なる圧力源によって発生されたものであってもよい。
【００１０】
図７〜図１０を示したように、一実施形態における回動位置決め装置１００は、前記第一従動部材１０及び第二従動部材２０に加えて、回転用台座３０、シリンダ本体部４０、第一加圧シリンダ５０、第二加圧シリンダ６０、第一押付け部材７０、第二押付け部材８０及び制御モジュール９０を更に含む。回転用台座３０が中央に位置し、軸孔３２を有する。軸受２０２及びシールリング２０３に外嵌されている回転軸２００が、回転可能に軸孔３２に貫通している。回転軸２００の一端が回転用台座３０を突き抜けて対象部材（例えば交換アーム）に結合されている。回転用台座３０の対向する両側はそれぞれ円筒形状のシリンダ本体部４０に連結されており、前記二つのシリンダ本体部４０の、前記回転用台座３０に隣接する端部とは反対の端部は、それぞれ第一加圧シリンダ５０及び第二加圧シリンダ６０に連結されており、各シリンダ本体部４０には、軸方向に沿って移動する第一押付け部材７０及び第二押付け部材８０がそれぞれ配置されており、制御モジュール９０は、第一加圧シリンダ５０から第１方向の力Ｆ１を第一押付け部材７０に作用するか、または、第二加圧シリンダ６０から第２方向の力Ｆ２を第二押付け部材８０に作用するように制御する。油圧または空気圧により前記第１方向の力Ｆ１及び第２方向の力Ｆ２を発生させる。制御モジュール９０は、作動油またはガスの流れを切り換えるための電磁弁を含んでもよい。つまり、第一加圧シリンダ５０及び第二加圧シリンダ６０のいずれか一方は方向力を発生するとき、他方は放圧状態となる。
【００１１】
本実施形態の第一従動部材１０及び第二従動部材２０は、同じ長さを有するラックであり、第一従動部材１０の第一歯列１２は軸方向にそって配列された複数の第一凸歯１４からなり、各第一凸歯１４が互いに反対側に向いている第一前歯面１４ａ及び第一後歯面１４ｂを有し、隣接する２つの第一凸歯１４の間に第一歯谷部１６が形成されており、第二従動部材２０の第二歯列２２は軸方向にそって配列された複数の第二凸歯２４からなり、各第二凸歯２４が互いに反対側に向いている第二前歯面２４ａ及び第二後歯面２４ｂを有し、隣接する２つの第二凸歯２４の間に第二歯谷部２６が形成されている。前記第一歯列１２のピッチと第二歯列２２のピッチとが同一であるが、第一歯列１２と第二歯列２２とが完全に位置合わせていない、即ち、第一従動部材１０と第二従動部材２０の両端が位置を合わせると、第一歯列１２と第二歯列２２とは位置がずれている。但し、位置ずれの差は、一つの噛み合い歯が対応する第一歯谷部１６及び第二歯谷部２６に入るように形成されている。
【００１２】
第一従動部材１０及び第二従動部材２０が回転用台座３０の貫通孔３４に横並びに隣接して貫通されており、両端がシリンダ本体部４０に入り込んで回転軸２００と直交するように配置されている。第一従動部材１０及び第二従動部材２０はピストンとしての第一押付け部材７０と第二押付け部材８０との間に位置している。第一押付け部材７０は、第一従動部材１０の一端に当接された第一押し付け面７２を有し、第二押付け部材８０は、第二従動部材２０の一端に当接された第二押し付け面８２を有する。図９及び図１０に示した回動位置決め装置１００において、第一加圧シリンダ５０から第１方向の力Ｆ１は、第一押付け部材７０に作用してから、第一押付け部材７０が第一従動部材１０を右に押付ける。リンダ６０が放圧状態となるため、第二押付け部材８０は第二加圧シリンダ６０の内壁に停止し、第二従動部材２０が反力（即ち、第２方向の力Ｆ２）を受ける。更に、図１１〜図１３に示したように、制御モジュール９０が制御を停止して第一従動部材１０及び第二従動部材２０の運動も停止させるとき、第一凸歯１４の第一前歯面１４ａ及び第二凸歯２４の第二後歯面２４ｂがそれぞれ前後方向に第一径方向線Ｌ１の対応する噛み合い歯２０１ａの対向する両側の歯面に当接されている。このとき、噛み合い歯２０１ａは第一凸歯１４及び第二凸歯２４との間にバックラッシがないので、回転軸２００が回転を停止しガタツキが生じせず安定な状態を保持し、回転軸２００一端に結合された対象部材を精度で位置決めることができる。また、第一歯列１２と第二歯列２２とが位置をずらして配置されているため、第一従動部材１０の他端が第二押し付け面８２と隙間Ｇ１を隔てるように配置されており、第二従動部材２０の他端が第一押し付け面７２と同じ隙間Ｇ１を隔てるように配置されている。
【００１３】
回転軸２００を回転させることで制御モジュール９０は、第二加圧シリンダ６０から第２方向の力Ｆ２を第二押付け部材８０を作用し、第一加圧シリンダ５０が放圧状態となるように制御する場合、図１４に示したように、この過程において第１方向の力Ｆ１はなくなり、第２方向の力Ｆ２は反力ではない。従って、第二押付け部材８０は左に第二従動部材２０を移動させるように押し付けて、第二凸歯２４を直線方向にそって噛み合い歯２０１ａを押し付けさせる。図１５に示したように、このとき、元に第一径方向線Ｌ１に位置している噛み合い歯２０１ａが第二径方向線Ｌ２までに偏向する過程において、第一従動部材１０が第二従動部材２０と同じ並進方向にそって移動するようにそれを同期に押付ける。第二従動部材２０が歯車２０１を直線方向に押し付ける一方、歯車２０１が回転して第一従動部材１０を押し付けるため、第二従動部材２０よりも第一従動部材１０がやや大きい移動ストロークを有する。１６Ａ及び図１６Ｂを示したように、この場合、第一従動部材１０（第二従動部材２０）の第二押し付け面８２（第一押し付け面７２）に接触しない一端が第二押し付け面８２（第一押し付け面７２）との間の隙間Ｇ２が、上述の図１３に示した状態の隙間Ｇ１よりもやや大きくなり、第一凸歯１４が第二凸歯２４と重ね合わせる位置に近接する。このように、歯車２０１の噛み合い歯２０１ａと凸歯との間にバックラッシを有し、第一従動部材１０及び第二従動部材２０が回転軸２００とスムーズに噛み合って回転軸２００を回動させることができる。
【００１４】
第一押付け部材７０が第一加圧シリンダ５０の内壁までに移動するとき、制御モジュール９０は制御動作を停止し、第二押付け部材８０は引き続きシリンダ本体部４０内の油圧または空気圧から第２方向の力Ｆ２を受け、第一押付け部材７０は第一加圧シリンダ５０の内壁に止めるため、反力（即ち、第１方向の力Ｆ１）の作用を受ける。この場合、従動部材の一端と押付け部材の押し付け面との間の距離が隙間Ｇ１に再び減少し、これにより、再度、第一凸歯１４の第一前歯面１４ａ及び第二凸歯２４の第二後歯面２４ｂがそれぞれ前後方向に対応する噛み合い歯の対向する両側の歯面に当接されている。これによって、回転軸２００の回動制御が完了し、回転軸２００が回転を停止しガタツキが生じせず安定な状態を保持する。
【００１５】
以上からわかるように、本発明によれば、横並びに隣接して配置されているとともに、相対的に移動できる第一従動部材１０及び第二従動部材２０は、動力伝達歯車２０１と同期に噛み合って動力伝達歯車２０１を回転させ、一方の従動部材が止められて前進できないとき、作用力及び反力をそれぞれ受けるため歯車２０１の噛み合い歯２０１ａを挟んで押圧して緩みを抑えることができる。具体的には、回転軸２００の一端に結合された対象部材が交換アームである場合、交換アームが位置決め点に回転すると、微小なガタツキなしに精度で位置決められる。
【００１６】
図１７に示したように、上述の実施形態では、互いの相対位置を安定させるように、少なくとも一つの位置決めリング１８で第一従動部材１０及び第二従動部材２０を共に外嵌してもよい。図１７では、二つの位置決めリングで従動部材の両端を外嵌する。また、歯車と歯列とを良好な噛み合い関係を保持するように、第一従動部材１０及び第二従動部材２０にバイアス圧力を付勢するバイアス部材３６を回転用台座３０にさらに設けてもよい。バイアス部材３６は第一従動部材１０及び第二従動部材２０の輪郭と合わせる接触面３６ａを有する。バイアス圧力がばねまたは回転用台座３０のねじ孔に螺合されている位置調整可能なボルトから得られる。
【００１７】
上述の実施形態では、直線状に配列された歯列のラックによって回転軸を回転させるが、他の実施形態では、内歯車（Ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｇｅａｒｓ）と平歯車（Ｓｐｕｒ  ｇｅａｒｓ）との組合せで回転軸を回転させてもよく、即ち、回転軸の歯車は依然として平歯車で、第一従動部材及び第二従動部材はそれぞれ横並びに隣接して配置され、平歯車と同じ回転中心を有するとともに相対的に回転できる内歯車である。内歯車の歯列は、円環状であり、互いに位置をずらして配置されている。上述の構造により、上述の実施形態と同様に、回転軸を回転させることができ、しかも、停止の状態では、回転軸に対して位置規制の効果を奏してガタツキが生じない。
【００１８】
上述したものは本発明の好ましい実行可能な実施形態に過ぎず、本発明の明細書及び特許請求の範囲の均等変化はすべて、本発明の特許請求の範囲内に含まれるべきである。
【符号の説明】
【００１９】
１００回動位置決め装置
１０第一従動部材
１２第一歯列
１４第一凸歯
１４ａ第一前歯面
１４ｂ第一後歯面
１６第一歯谷部
１８位置決めリング
２０第二従動部材
２２第二歯列
２４第二凸歯
２４ａ第二前歯面
２４ｂ第二後歯面
２６第二歯谷部
３０回転用台座
３２軸孔
３４貫通孔
３６バイアス部材
３６ａ接触面
４０シリンダ本体部
５０第一加圧シリンダ
６０第二加圧シリンダ
７０第一押付け部材
７２第一押し付け面
８０第二押付け部材
８２第二押し付け面
９０制御モジュール
２００回転軸
２０１歯車
２０１ａ噛み合い歯
２０２軸受
２０３シールリング
Ｇ１、Ｇ２隙間
Ｆ１第１方向の力
Ｆ２第２方向の力
Ｌ１第一径方向線
Ｌ２第二径方向線
【図１】
2020106062.tif 000003
【図２】
2020106062.tif 000004
【図３】
2020106062.tif 000005
【図４】
2020106062.tif 000006
【図５】
2020106062.tif 000007
【図６】
2020106062.tif 000008
【図７】
2020106062.tif 000009
【図８】
2020106062.tif 000010
【図９】
2020106062.tif 000011
【図１０】
2020106062.tif 000012
【図１１】
2020106062.tif 000013
【図１２】
2020106062.tif 000014
【図１３】
2020106062.tif 000015
【図１４】
2020106062.tif 000016
【図１５】
2020106062.tif 000017
【図１６Ａ】
2020106062.tif 000018
【図１６Ｂ】
2020106062.tif 000019
【図１７】
2020106062.tif 000020