(57)【要約】【課題】ラックに歪が生じても、動力を良好に伝達することが可能なラック及び伝動装置を提供する。【解決手段】ラックは、土台部と、前記土台部から突出する連結部と、前記土台部から離れる方向へ向かって突出する歯を有し、前記土台部と隙間を有して対向し、前記連結部から互いに離れる方向へ向かって延びる２つの延伸部と、を備える。【選択図】図１
2020051563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土台部と、
前記土台部から突出する連結部と、
前記土台部から離れる方向へ向かって突出する歯を有し、前記土台部と隙間を有して対向し、前記連結部から互いに離れる方向へ向かって延びる２つの延伸部と、を備える、
ラック。
【請求項２】
前記延伸部は、前記連結部から離れるに従って、前記土台部から離れるように反っている、
請求項１に記載のラック。
【請求項３】
前記土台部、前記連結部及び前記２つの延伸部は、樹脂で形成される、
請求項１または請求項２に記載のラック。
【請求項４】
前記ラックは、射出成型によって成型され、
前記延伸部は、前記射出成型における成型収縮によって、前記連結部から離れるに従って、前記土台部から離れるように反っている、
請求項３に記載のラック。
【請求項５】
前記土台部、前記連結部及び前記２つの延伸部は、単一部材である、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のラック。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のラックと、
前記ラックとかみ合うピニオンと、を備える、
伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、動力を伝達するラックなどに関する。
【背景技術】
【０００２】
ラック及びピニオンを用いて、動力を伝達する伝動装置がある。このような伝動装置は、たとえば特許文献１〜３などに開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１１８６２６号公報
【特許文献２】特開２００６−１３４４１２号公報
【特許文献３】特開２０００−３５５２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ラック及びピニオンを用いる伝動装置では、原材料の種類または加工方法などによってラックに歪が生ずることがある。たとえば、ラックの歯に歪が存在すると、ピニオンの歯とのかみ合いが不良となり、滑らかに動力を伝達することが困難となる。ラックに歪が生じても、動力を良好に伝達することが可能な技術が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題などを解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。
【０００６】
本発明の一の手段は、
土台部（１１）と、
前記土台部から突出する連結部（１２）と、
前記土台部から離れる方向へ向かって突出する歯（１５）を有し、前記土台部と隙間を有して対向し、前記連結部から互いに離れる方向へ向かって延びる２つの延伸部（１３ａ及び１３ｂ、２３ａ及び２３ｂ）と、を備える、
ラック（１０、２０）である。
【０００７】
上記構成のラックによれば、土台部と延伸部との間に敢えて隙間を設ける構成としているため、延伸部の剛性を低下させ、延伸部を撓みやすくすることができる。これにより、連結部を中心とする振り子のように２つの延伸部を動かすことができるので、延伸部の歯を振り子の運動面内で自由に移動させることができる。また、たとえば、歪によって延伸部の歯とピニオンの歯とのかみ合いが不良となる場合においても、延伸部の歯が移動することで、かみ合いの不良を緩和することができるので、動力を滑らかに伝達することができる。また、製造時に連結部の長さを適切に管理することで、延伸部の歯とピニオンの歯とのかみ合いを良好に保つことができるので、ラックを簡易に製造することができる。
【０００８】
上記ラックにおいて、好ましくは、
前記延伸部（２３）は、前記連結部から離れるに従って、前記土台部から離れるように反っている。
【０００９】
上記構成のラックによれば、延伸部をピニオン側に付勢することができるので、２つの延伸部を、ピニオンに密着させながら連結部を中心とする振り子のように動かすことができる。これにより、延伸部の歯とピニオンの歯とを密着させることができるので、延伸部の歯とピニオンの歯との間に生じた隙間によって滑らかな動力の伝達が妨げられることを抑制することができる。
【００１０】
上記ラックにおいて、好ましくは、
前記土台部、前記連結部及び前記２つの延伸部は、樹脂で形成される。
【００１１】
樹脂によってラックを形成する場合、金属によってラックを形成する場合と比べて、長さの大きい延伸部などでは樹脂の冷却時間の差に基づき大きな歪が発生することがある。上記構成のラックによれば、金属より大きな歪が発生した場合においても、延伸部の歯を振り子の運動面内で自由に移動させることができるので、歪に基づくかみ合い不良を緩和することができる。これにより、金属のラックを用いなくても動力を滑らかに伝達することができるので、ラックの生産性を向上させるとともに、ラックの製造コストを低減することができる。
【００１２】
上記ラックにおいて、好ましくは、
前記ラック（２０）は、射出成型によって成型され、
前記延伸部は、前記射出成型における成型収縮によって、前記連結部から離れるに従って、前記土台部から離れるように反っている。
【００１３】
上記構成のラックによれば、土台部に対して隙間を有しながら対向するよう配置された延伸部が、成型収縮を利用して敢えて土台部から離れる方向に反った形状にすることができる。そのため、ラックの製造工程の簡素化及びラックの製造時間の短縮などを実現することができる。ひいては、ラックの生産性を向上させるとともに、ラックの製造コストを低減することができる。
【００１４】
上記ラックにおいて、好ましくは、
前記土台部、前記連結部及び前記２つの延伸部は、単一部材である。
【００１５】
上記構成のラックによれば、ラックの部品点数を少なくすることができるので、製造コストおよび生産管理コストなどを低減することができる。
【００１６】
また、本発明の別の手段は、
上記いずれかのラックと、
前記ラックとかみ合うピニオン（３０）と、を備える、
伝動装置である。
【００１７】
上記構成の伝動装置によれば、土台部と延伸部との間に敢えて隙間を設ける構成としているため、延伸部の剛性を低下させ、延伸部を撓みやすくすることができる。これにより、連結部を中心とする振り子のように２つの延伸部を動かすことができるため、延伸部の歯を振り子の運動面内で自由に移動させることができる。また、たとえば、歪によって延伸部の歯とピニオンの歯とのかみ合いが不良となる場合においても、延伸部の歯が移動することで、かみ合いの不良を緩和することができるので、動力を滑らかに伝達することができる。また、製造時に連結部の長さを適切に管理することで、延伸部の歯とピニオンの歯とのかみ合いを良好に保つことができるので、ラックを簡易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施形態の伝動装置の正面図である。
【図２】図２は、本実施形態の変形例の伝動装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のラックは、土台部と、当該土台部から突出する連結部と、を備える構成において、２つの延伸部が、当該土台部と隙間を有して対向し、連結部から互いに離れる方向へ向かって延びる構成としている点を特徴のひとつとする。
【００２０】
本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．変形例
３．本実施形態の特徴
４．補足事項
【００２１】
＜１．実施形態＞
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の伝動装置の正面図である。
【００２２】
各図面にはｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を示している。土台部１１の土台面１１ａと直交する方向に平行な軸であって、土台部１１から見て延伸部１３ａまたは１３ｂへ向いている軸を「ｚ軸」と定義する。ｚ軸に垂直な軸であって、ラック１０またはピニオン３０が移動する方向（以下、移動方向と称することがある。）に平行な軸を「ｘ軸」と定義する。また、ｚ軸およびｘ軸の両方に垂直な軸を「ｙ軸」と定義する。ここでは、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、右手系の３次元の直交座標を形成する。以下、ｚ軸の矢印方向をｚ軸＋側、矢印とは逆方向をｚ軸−側と呼ぶことがあり、その他の軸についても同様である。
【００２３】
＜伝動装置１＞
図１に示されるように、本実施形態の伝動装置１は、ラック（歯ざお）１０及びピニオン３０を含んで構成される。伝動装置１は、ピニオン３０の回転運動とラック１０の往復運動とを相互に変換する。伝動装置１は、たとえば、医療用のコンベアにおける動力の伝達に用いられる。
【００２４】
＜ピニオン３０＞
本実施形態では、ピニオン３０は、たとえば平歯車であり、略円筒形状を有する。ピニオン３０の外周面には、径方向へ突出する複数の歯３１が形成される。ピニオン３０は、たとえば、ｙ軸を回転軸として回転自在に固定されており、モータなどの駆動部（図示しない）から回転力を受けてｙ軸を回転軸として回転する。ピニオン３０の歯３１は、ラック１０の歯１５とかみ合っており、ピニオン３０が回転することで、ラック１０がｚ軸＋側またはｚ軸−側へ移動する。これにより、ピニオン３０の回転運動がラック１０の移動方向（ｚ軸方向）についての往復運動へ変換される。
【００２５】
＜ラック１０＞
ラック１０は、土台部１１、連結部１２ならびに延伸部１３ａ及び１３ｂを含んで構成される。以下、延伸部１３ａ及び１３ｂの各々を、延伸部１３と称することがある。本実施形態では、土台部１１、連結部１２ならびに延伸部１３ａ及び１３ｂは、樹脂で形成される。また、土台部１１、連結部１２ならびに延伸部１３ａ及び１３ｂは、単一部材である。具体的には、土台部１１、連結部１２ならびに延伸部１３ａ及び１３ｂは、たとえば、射出成型によって成型され、全体的に可撓性を有する。
【００２６】
＜土台部１１＞
土台部１１は、略平面形状の土台面１１ａを有する。本実施形態では、土台面１１ａは、ｚ軸に向いている。土台面１１ａは、本発明でいう「平面」の一具体例である。
【００２７】
＜連結部１２＞
連結部１２は、土台面１１ａから突出する。本実施形態では、連結部１２は、柱状の形状を有し、土台面１１ａからｚ軸＋側へ向かって突出する。連結部１２は、土台面１１ａに接続する第１端と、第２端と、を有する。
【００２８】
＜延伸部１３＞
延伸部１３ａ及び１３ｂは、土台面１１ａと対向し、連結部１２から互いに離れる方向へ向かって延びる。本実施形態では、延伸部１３ａ及び１３ｂは、連結部１２に対して対称な形状を有する。詳細には、延伸部１３ａは、連結部１２の第２端からｘ軸−側へ向かって延びる柱状の部材である。延伸部１３ａの断面は、たとえば略矩形である。延伸部１３ａは、ｚ軸−側において、土台面１１ａと対向する対向面１３ｃを有する。土台面１１ａと対向面１３ｃとの間には、空間１４ａが形成される。
【００２９】
延伸部１３ｂは、連結部１２の第２端からｘ軸＋側へ向かって、延伸部１３ａのｘ軸＋側の端部と連続して延びる柱状の部材である。延伸部１３ｂの断面は、たとえば略矩形である。延伸部１３ｂは、ｚ軸−側において、土台面１１ａと対向する対向面１３ｄを有する。土台面１１ａと対向面１３ｄとの間には、空間１４ｂが形成される。以下、空間１４ａ及び１４ｂの各々を、空間１４と称することがある。空間１４は、本発明でいう「隙間」の一具体例である。
【００３０】
延伸部１３ａ及び１３ｂは、土台部１１から離れる方向へ向かって突出する複数の歯１５を有する。詳細には、延伸部１３ａ及び１３ｂのｚ軸＋側の面は連続しており、当該面には、ｚ軸＋側へ向かって突出し、歯すじがｙ軸に平行な複数の歯１５が形成される。上述したように、延伸部１３ａ及び１３ｂの歯１５は、ピニオン３０の歯３１とかみ合う。
【００３１】
＜２．変形例＞
次に、本発明の実施形態の変形例について説明する。この変形例は、実施形態と比較して、延伸部の形状が異なっている。以下の説明では、実施形態との相違点について説明し、実施形態と共通な部分については説明を省略する。
【００３２】
図２は、本実施形態の変形例の伝動装置の正面図である。図２に示されるように、本実施形態の変形例のラック２０は、実施形態のラック１０（図１参照）と比較して、延伸部１３ａ及び１３ｂの代わりに、延伸部２３ａ及び２３ｂを備える点において相違している。以下、延伸部２３ａ及び２３ｂが、延伸部１３ａ及び１３ｂの内容と相違する点について具体的に説明する。延伸部２３ａ及び２３ｂの各々を、延伸部２３と称することがある。
【００３３】
＜延伸部２３＞
延伸部２３は、連結部１２から離れるに従って、土台部１１から離れるように反っている。本実施形態の変形例では、ラック２０は、たとえば、射出成型における成型収縮（ひけ）によって、連結部１２から離れるに従って、土台部１１から離れるように反っている。つまり、金型では土台部１１と連結部１２との互いに対向する面は略平行になっているが、射出成形時の収縮（ひけ）により反りが発生している。
【００３４】
詳細には、延伸部２３ａ及び２３ｂは、連結部１２に対して対称な形状を有する。延伸部２３ａは、連結部１２の第２端からｘ軸−側へ向かって延びながら、ｚ軸＋側へ曲がる柱状の部材である。延伸部２３ａの断面は、たとえば略矩形である。延伸部２３ａは、ｚ軸−側において、土台面１１ａと対向する対向面２３ｃを有する。土台面１１ａと対向面２３ｃとの間には、空間２４ａが形成される。
【００３５】
延伸部２３ｂは、連結部１２の第２端からｘ軸＋側へ向かって、延伸部２３ａのｘ軸＋側の端部と連続して延びながら、ｚ軸＋側へ曲がる柱状の部材である。延伸部２３ｂの断面は、たとえば略矩形である。延伸部２３ｂは、ｚ軸−側において、土台面１１ａと対向する対向面２３ｄを有する。土台面１１ａと対向面２３ｄとの間には、空間２４ｂが形成される。以下、空間２４ａ及び２４ｂの各々を、空間２４と称することがある。空間２４は、本発明でいう「隙間」の一具体例である。
【００３６】
延伸部２３ａ及び２３ｂは、土台部１１から離れる方向へ向かって突出する複数の歯２５を有する。詳細には、延伸部２３ａ及び２３ｂのｚ軸＋側の面は連続しており、当該面には、ｚ軸＋側へ向かって突出し、歯すじがｙ軸に平行な複数の歯２５が形成される。上述したように、延伸部２３ａ及び２３ｂの歯２５は、ピニオン３０の歯３１とかみ合う。
【００３７】
＜３．本実施形態の特徴＞
上記構成のラックによれば、土台部１１の土台面１１ａと延伸部１３との間に敢えて空間１４を設ける構成としているため、延伸部１３の剛性を低下させ、延伸部１３を撓みやすくすることができる。これにより、連結部１２を中心とする振り子のように延伸部１３ａ及び１３ｂを動かすことができるので、延伸部１３の歯１５を振り子の運動面内で自由に移動させることができる。また、たとえば、歪によって延伸部１３の歯１５とピニオン３０の歯３１とのかみ合いが不良となる場合においても、延伸部１３の歯１５が移動することで、かみ合いの不良を緩和することができるので、動力を滑らかに伝達することができる。また、製造時に連結部１２の長さを適切に管理することで、延伸部１３の歯１５とピニオン３０の歯３１とのかみ合いを良好に保つことができるので、ラックを簡易に製造することができる。
【００３８】
上記の変形例のラックでは、延伸部２３が、連結部１２から離れるに従って、土台部１１から離れるように反っているため、延伸部２３をピニオン３０側に付勢することができるので、延伸部２３ａ及び２３ｂを、ピニオン３０に密着させながら連結部１２を中心とする振り子のように動かすことができる。これにより、延伸部２３の歯２５とピニオン３０の歯３１とを密着させることができるので、延伸部２３の歯２５とピニオン３０の歯３１との間に隙間が生じ、滑らかな動力の伝達が妨げられることを防ぐことができる。
【００３９】
樹脂によってラックを形成する場合、金属によってラックを形成する場合と比べて、長さの大きい延伸部などでは樹脂の冷却時間の差に基づき大きな歪が発生することがある。上記構成のラックでは、土台部１１、連結部１２ならびに延伸部１３ａ及び１３ｂが樹脂で形成されるため、金属より大きな歪が発生した場合においても、延伸部１３の歯１５を振り子の運動面内で自由に移動させることができるので、歪に基づくかみ合い不良を緩和することができる。これにより、金属のラックを用いなくても動力を滑らかに伝達することができるので、ラックの生産性を向上させるとともに、ラックの製造コストを低減することができる。
【００４０】
上記の変形例のラックでは、ラック２０が射出成型によって成型され、延伸部２３が、射出成型における成型収縮によって、連結部１２から離れるに従って、土台部１１から離れるように反っている。これにより、成型収縮を利用して延伸部２３を反った形状にすることができるので、ラック２０の製造工程の簡素化及びラックの製造時間の短縮などを実現することができる。これにより、ラック２０の生産性を向上させるとともに、ラック２０の製造コストを低減することができる。
【００４１】
上記構成のラックでは、土台部１１、連結部１２ならびに延伸部１３ａ及び１３ｂが、単一部材であるため、ラック１０の部品点数を少なくすることができるので、製造コストおよび生産管理コストなどを低減することができる。
【００４２】
＜４．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。
【００４３】
本実施形態の伝動装置では、ラック１０、２０が樹脂で形成される構成について説明したが、ラック１０、２０は、金属などの他の材料によって形成される構成であってもよい。しかしながら、生産効率が高く、低コストの樹脂でラック１０、２０を形成する構成が好ましい。
【００４４】
また、本実施形態のラックでは、土台部１１、延伸部２３ならびに延伸部１３ａ及び１３ｂが、単一部材である構成について説明したが、土台部１１、延伸部２３ならびに延伸部１３ａ及び１３ｂは、単一部材でない構成であってもよい。しかしながら、土台部１１、延伸部２３ならびに延伸部１３ａ及び１３ｂは、部品点数を少なくすることができる単一部材である構成が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、医療用のコンベアにおいて動力を伝達するラックまたは伝動装置として好適に利用される。
【符号の説明】
【００４６】
１…伝動装置
１０…ラック
１１…土台部
１１ａ…土台面
１２…連結部
１３ａ、１３ｂ…延伸部
１３ｃ、１３ｄ…対向面
１４ａ、１４ｂ…空間
１５…歯
２０…ラック
２３ａ、２３ｂ…延伸部
２４ａ、２４ｂ…空間
２５…歯
３０…ピニオン
３１…歯
【図１】
2020051563.tif 000003
【図２】
2020051563.tif 000004