(57)【要約】【課題】  定トルクゼンマイの特性を応用して、簡単な構造において回転が往復において同数に制御される往復回転数制御装置を提供する。【解決手段】  一方向へのみ回転駆動されるようモータに接続される主軸と、独立した副軸とにそれぞれ主プーリと副プーリとを回転フリーに軸着し、この主プーリと副プーリとが相互に従動するように、両方に定トルクゼンマイの両端が互いに逆巻きとなるようにそれぞれ連結され、その両方の連結において、定トルクゼンマイが連結点の最終まで巻き戻されるようにして往復回転数が設定してあって、さらに、主軸に従属主プーリを一体に軸着し、副軸には主プーリと一体にフリーに回転する従属副プーリを軸着し、モータの駆動で弾発ゼンマイに機械的エネルギーが蓄積されるように、弾発ゼンマイの両端をそれぞれ従属主プーリと従属副プーリとに互いに同一巻きとなるように連結し、従属主プーリに対するモータの回転駆動が、前記定トルクゼンマイによる巻き戻し最終端の一方の時点で解除となり、他方の時点で開始となるように構成した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向へのみ回転駆動されるようモータに接続される主軸と、独立した副軸とにそれぞれ主プーリと副プーリとを回転フリーに軸着し、この主プーリと副プーリとが相互に従動するように、両方に定トルクゼンマイの両端が互いに逆巻きとなるようにそれぞれ連結され、その両方の連結において、定トルクゼンマイが連結点の最終まで巻き戻されるようにして往復回転数が設定してあって、さらに、主軸に従属主プーリを一体に軸着し、副軸には主プーリと一体にフリーに回転する従属副プーリを軸着し、モータの駆動で弾発ゼンマイに機械的エネルギーが蓄積されるように、弾発ゼンマイの両端をそれぞれ従属主プーリと従属副プーリとに互いに同一巻きとなるように連結し、従属主プーリに対するモータの回転駆動が、定トルクゼンマイによる前記巻き戻し最終端の一方の時点で解除となり、他方の時点で開始となるように構成したことを特徴とする往復回転数制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、定トルクゼンマイの特性を利用して軸回転を同数において繰り返し反復させる往復回転数制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータで軸を一定数回転させた後同じ数において逆転させ、これを繰り返し行うようにした機構が機械的に用いられることがある。例えば、線状または帯状のものを一定長さ巻き取ったり一定長さ送ったりする装置、ハンドルやプーリ、ギア等を一定回転させて停止又は逆転させる装置等である。具体的例として身近には扇風機の首振り装置がある。このような往復回転数制御装置は、従来、複雑なカム機構を用いるか、電気的計数制御による他には往復機能が得られなかった。ちなみに、帯鋼を巻いてつくった弾発ゼンマイ（普通のゼンマイのことをいうものとする）は利用できなかった。
【０００３】
つまり、弾発ゼンマイの性質について見ると、定常形態から、回転軸に荷重をかけることにより弾力に抗して巻き締められると（又は巻き戻しされると）、荷重をかける力としてのトルク入力が強まると同時に、弾発力により戻ろうとするトルク出力が強まる。従来、このトルク出力としての機械的エネルギーの蓄積機能を利用して時計等の各種のメカニズムが考案されてきた。
【０００４】
弾発ゼンマイは、この作用により様々に応用される重要な機械的要素ではある。しかし、この弾発的特性は、例えば帯鋼としての性質のみを欲するときとして設計の上で欠点となるために利用できない場合があったので、定トルクゼンマイ（コプリングとも称する）が開発された。
【０００５】
定トルクゼンマイを弾発ゼンマイと比較してその機能ないし特性を説明すると次の通りである。
【０００６】
１）弾発ゼンマイは、定常状態から伸び縮みに従って加える荷重が変わり大きくなっていくのに対して、定トルクゼンマイでは、荷重は変わらなく一定量を保つ。
２）弾発ゼンマイは、初荷重がゼロか極めて小さいが、定トルクゼンマイは大きい。
３）弾発ゼンマイは、伸びが原形の１／２〜２倍程度で限度となるが、定トルクゼンマイでは、３０〜５０倍までの使用ができる。つまり、伸びに融通性がある。本発明は、主にこの特性を利用できるのではないかと着眼したものである。
４）弾発ゼンマイは、保持エネルギーが小さいのに対して、定トルクゼンマイは、同一スペースに収納した際におけるエネルギーの蓄積が大きい。
５）弾発ゼンマイは、巻締め、巻戻しの際、内面摩擦の為にエネルギーの損失が生じるが、定トルクゼンマイでは円滑に作動し摩擦が少ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、上記のような観点から、定トルクゼンマイの特性を応用して、簡単な構造において回転が往復において同数に制御される往復回転数制御装置を提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明は、一方向へのみ回転駆動されるようモータに接続される主軸と、独立した副軸とにそれぞれ主プーリと副プーリとを回転フリーに軸着し、この主プーリと副プーリとが相互に従動するように、両方に定トルクゼンマイの両端が互いに逆巻きとなるようにそれぞれ連結され、その両方の連結において、定トルクゼンマイが連結点の最終まで巻き戻されるようにして往復回転数が設定してあって、さらに、主軸に従属主プーリを一体に軸着し、副軸には主プーリと一体にフリーに回転する従属副プーリを軸着し、モータの駆動で弾発ゼンマイに機械的エネルギーが蓄積されるように、弾発ゼンマイの両端をそれぞれ従属主プーリと従属副プーリとに互いに同一巻きとなるように連結し、従属主プーリに対するモータの回転駆動が、前記定トルクゼンマイによる巻き戻し最終端の一方の時点で解除となり、他方の時点で開始となるように構成したことを特徴とする往復回転数制御装置を提供するものである。
【０００９】
往復回転数制御装置を上記のように構成したから、主軸がモータによる入力軸であると同時に、弾発ゼンマイによる出力軸である。つまり、一方向への回転はモータの駆動によるが、逆方向への回転はモータの駆動で定トルクゼンマイに蓄えられた機械的エネルギーの弾発駆動による。入出力時には、主軸がそれと一体の従属主プーリと同一回転となるが、弾発ゼンマイを介して従属主プーリの回転が従属副プーリと副プーリとに伝達され、あるいはその逆に伝達を受けることになるとともに、副プーリと主プーリとにおいて定トルクゼンマイの遣り取りが行われて回転定数が確保されることになるために、従属主プーリと一体の主軸の正逆回転数も同一に制御されることになる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、この発明によれば、主軸と副軸との間で相手のプーリを同一歩調で従動させることのできる定トルクゼンマイの特性に着目したもので、一方向の回転をモータにより、他方向の回転を弾発ゼンマイの弾発力により駆動させる簡単な構造を取ることにより、主軸を同一回転数に安定した速度で往復制御できるという優れた効果がある。また、カム等の機構を用いる場合とは違って、定トルクゼンマイの長さとともに主軸と副軸との間の距離を自由に設定でき、設計の自由度が大きいという利点も併有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、この発明に使用する定トルクゼンマイＨを示し、図２および図３は、この発明の一実施形態を示し、図４は、その形態における動作説明図である。図１において、主軸１に主プーリ５を副軸２に副プーリ６をフリー回転に軸着してあるので、主副いずれのプーリ５又は６が回転しても、定トルクゼンマイＨが引っ張り又は送りとなって、他方のプーリ６又は５が同一方向に回転する。なお、これは両プーリ５，６に対して股掛け形態の巻き方による。
【００１２】
往復回転数制御装置は、平行に設置される主軸１と副軸２とのうち、主軸１をモータ３により直接時計回りに回転させ、逆転を弾発ゼンマイＳによらせる一方、定トルクゼンマイＨで正逆回転を同一数に調整するように構成される。なお、主軸１と副軸２とは基板４と添え板１０との間に軸支され、基板４にモータ３が取り付けられる。
【００１３】
定トルクゼンマイＨと弾発ゼンマイＳとの装着のために、主軸１に定トルクゼンマイＨが巻かれる主プーリ５がフリーに軸着される外、弾発ゼンマイＳが巻かれる従属主プーリ８が固定して軸着されるが、副軸２には定トルクゼンマイＨが巻かれる副プーリ６と弾発ゼンマイＳが巻かれる従属副プーリ９とが一体に成形された複合プーリがフリーに軸着される。
【００１４】
定トルクゼンマイＨの巻き方が股掛け状であるので、副プーリ６が回転するとその回転方向に主プーリ５が回転する。主プーリ５はフリーなので、副プーリ６の回転方向に従って同方向に回転する。
【００１５】
一方、弾発ゼンマイＳは、従属主プーリ８に上端で、従属副プーリ９にはその下端でそれぞれ掛かる言わば上下反転巻き取り形態であるので、モータ３の駆動により従属主プーリ８が従属副プーリ９を回転させ、これで機械的エネルギーが蓄積されると同時に、副プーリ６と同時に主プーリ５が回転する。これを正回転とすれば、機械的エネルギーの開放により逆回転する。
【００１６】
図４は、定トルクゼンマイＨと弾発ゼンマイＳとの両方を（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）の各段階において見たもので、同図において動作を順番に説明する。
【００１７】
初期停止位置（イ）では、定トルクゼンマイＨが副プーリ６に２〜３巻き残した状態で主プーリ５にほとんどが巻き取られている（左図）。一方（右図では）、弾発ゼンマイＳは、この時に、従属副プーリ９にのみ巻き取られていて、エネルギーの蓄えは無く停止状態にある。
【００１８】
次に、初期位置（イ）からモータ３の駆動により、主軸１を時計回り（矢印）に回転すると（ロ）、弾発ゼンマイＳが従属主プーリ８にその時計回りで巻き取られ、従属副プーリ９が反時計回りに回転し、こうして弾発ゼンマイＳが次第に機械的エネルギーを蓄積する。一方、従属副プーリ９と一体化している副プーリ６が、従属副プーリ９と同様に反転時計回りに回転し、定トルクゼンマイＨをフリーな主プーリ５から巻き取り始める（左図矢印ａ）。そして、主プーリ５の定トルクゼンマイＨを巻ききると、（ハ）の停止状態となり、副プーリ６と従属副プーリ９が停止し、弾発ゼンマイＳによって係止された従属主プーリ８も停止する。
【００１９】
なお、停止状態（ハ）においてモータ３の駆動から主軸１を開放する手段としては、停止状態を感知することにより開となるクラッチを主軸１側に設ける。或いは、モータ３の駆動力以上のオーバートルクがかかった時に、モーター３と主軸１間が滑るトルクリミター機構等が考えられる（或いは、モター３自体がフリーとなる手段を取ること等が考えられる）。
【００２０】
このようにして主軸１がフリーとなると、前述の弾発ゼンマイＳの蓄積エネルギーが開放されて、従属副プーリ９が時計回りに逆回転を開始する（ニ）。そして、従属副プーリ９と一体の副プーリ６が定トルクゼンマイＨを送り出し、主プーリ５に巻き取られる。それが終わると、（イ）の初期の状態となる。これが感知されてモータ３の駆動が開始し、再び主軸１が回転して定トルクゼンマイＨの巻取り（ロの状態、矢印）が開始する。以上が繰り返されることにより、主軸１が時計回りと反時計回りとを同数において反復することになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明に係る定トルクゼンマイを示す斜視図である。
【図２】この発明の一実施形態を示す往復回転数制御装置の平面から見た断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視の断面図である。
【図４】定トルクゼンマイと弾発ゼンマイとを左右に対に見た上から順の動作説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ｈ  定トルクゼンマイ
Ｓ  弾発ゼンマイ
１  主軸
２  副軸
３  モータ
５  主プーリ
６  副プーリ
８  従属主プーリ
９  従属副プーリ
【図１】
2006063930.tif 000003
【図２】
2006063930.tif 000004
【図３】
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【図４】
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