(57)【要約】【課題】出力を増大させると共に従動軸の軸ずれを抑制し、且つ、ベルト寿命の向上およびモータの小型化を可能とするベルト伝動装置を提供する。【解決手段】ベルト伝動装置１は、従動軸２と、第一モータ３と、伝動ベルト４と、第二モータ５と、回転力伝達部６とを備える。第一モータ３は、従動軸２に平行に支持された第一駆動軸３１を有し、第二モータ５は、従動軸２に平行に支持された第二駆動軸５１を有する。伝動ベルト４は、従動軸２と第一駆動軸３１とに架けられる。そして、従動軸２および第一駆動軸３１の軸中心を通る平面に直交し従動軸２の軸中心を通る平面を第一境界とし、第一境界により分割された領域のうち第一駆動軸３１が配置されている側を第一領域とする。回転力伝達部６は、従動軸２の径方向外周面のうち第一領域側に当接し、第二駆動軸５１の回転を従動軸２に伝達する。【選択図】図１
2008298136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転の伝達対象となる回転可能な従動軸と、
前記従動軸に平行に支持された第一駆動軸を有する第一モータと、
前記従動軸と前記第一駆動軸とに架けられ、前記第一駆動軸の回転を前記従動軸に伝達する伝動ベルトと、
前記従動軸に平行に支持された第二駆動軸を有する第二モータと、
前記従動軸および前記第一駆動軸の軸中心を通る平面に直交し前記従動軸の軸中心を通る平面を第一境界とし、前記第一境界により分割された領域のうち前記第一駆動軸が配置されている側を第一領域とし、
前記従動軸の径方向外周面のうち前記第一領域側に当接し、前記第二駆動軸に連動し前記第二駆動軸の回転を前記従動軸に伝達し、前記従動軸との前記当接位置である当接点の回転方向が前記第一モータの駆動による前記当接点の回転方向に一致するように前記第二モータにより駆動される回転力伝達部と、
を備えることを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項２】
前記第二モータは、前記第一領域側に配置され、
前記回転力伝達部は、ローラである請求項１に記載のベルト伝動装置。
【請求項３】
前記回転力伝達部は、前記従動軸の径方向外周面との摩擦により、前記第二駆動軸の回転を前記従動軸に伝達する請求項２に記載のベルト伝動装置。
【請求項４】
前記第二モータを前記第二駆動軸の軸方向に移動させ、前記当接点を軸方向に移動させる移動調整部をさらに備え、
前記伝動ベルトは、前記従動軸の軸方向において、前記当接点と前記従動軸が支持されている支持点との間に架けられ、
前記伝動ベルトにより前記従動軸が受ける力が、前記ローラにより前記従動軸が受ける力よりも大きい請求項３に記載のベルト伝動装置。
【請求項５】
前記第二モータは、前記第一境界により分割された領域のうち第二領域側に配置され、
前記回転力伝達部は、ベルトである請求項１に記載のベルト伝動装置。
【請求項６】
前記回転力伝達部は、前記従動軸の径方向外周面との摩擦により、前記第二駆動軸の回転を前記従動軸に伝達する請求項５に記載のベルト伝動装置。
【請求項７】
前記第二モータの回転による前記従動軸の回転数は、前記第一モータの回転による前記従動軸の回転数に一致させる請求項１〜６の何れか一項に記載のベルト伝動装置。
【請求項８】
前記第一モータと前記第二モータは、規定回転数で回転するモータである請求項７に記載のベルト伝動装置。
【請求項９】
前記第一モータは、規定回転数で回転するモータであり、
前記第二モータは、回転数を制御可能なモータであり、
前記ベルト伝動装置は、前記第二モータの回転による前記従動軸の回転数が前記第一モータの回転による前記従動軸の回転数に一致するように、前記第二モータの回転数を制御する制御部をさらに備える請求項７に記載のベルト伝動装置。
【請求項１０】
前記伝動ベルトおよび前記回転力伝達部は、前記従動軸との摩擦により、それぞれの回転を前記従動軸に伝達し、
前記第二モータは、回転数を制御可能なモータであり、
前記ベルト伝動装置は、
前記従動軸の回転数を検出するセンサ部と、
検出された前記従動軸の回転数および前記第二駆動軸と前記従動軸の回転の伝達比に基づいて、前記第二モータの回転数を制御する制御部と、
をさらに備える請求項７に記載のベルト伝動装置。
【請求項１１】
前記伝動ベルトおよび前記回転力伝達部の少なくとも一方は、前記従動軸に摩擦により、回転を前記従属軸に伝達し、
前記第二モータは、回転数を制御可能なモータであり、
前記ベルト伝動装置は、
前記第一駆動軸の回転数を検出するセンサ部と、
検出された前記第一駆動軸の回転数、前記第一駆動軸と前記従動軸の回転の伝達比、および、前記第二駆動軸と前記従動軸の回転の伝達比に基づいて、前記第二モータの回転による前記従動軸の回転数が前記第一モータの回転による前記従動軸の回転数に一致するように、前記第二モータの回転数を制御する制御部と、
をさらに備える請求項７に記載のベルト伝動装置。
【請求項１２】
前記従動軸は、同心的に配置され、加工対象であるワークを研削する砥石を有し、
前記ワークが配置されるワーク軸および前記従動軸の軸中心を通る平面に直交し前記従動軸の軸中心を通る平面を第二境界とし、前記第二境界により分割された領域のうち前記ワーク軸が配置されている側を第三領域とし、他方の領域を第四領域とし、
前記第一駆動軸および前記第二駆動軸は、軸中心の位置が前記第四領域内となるように配置される請求項１〜１１の何れか一項に記載のベルト伝動装置。
【請求項１３】
前記従動軸の軸中心と前記第一駆動軸の軸中心と前記第二駆動軸の軸中心とが同一平面上にある請求項１〜１２の何れか一項に記載のベルト伝動装置。
【請求項１４】
前記伝動ベルトが前記従動軸に架けられる位置と前記回転力伝達部の前記当接点は、前記従動軸の軸方向において、前記従動軸が支持されている支持点からの距離が異なり、
前記伝動ベルトと前記回転力伝達部のうち前記支持点からの距離が短い方に位置する一方により前記従動軸の軸中心が受ける力は、他方により前記従動軸の軸中心が受ける力より大きい請求項１〜１３の何れか一項に記載のベルト伝動装置。
【請求項１５】
前記第二モータを前記従動軸の径方向に移動させる移動調整部をさらに備える請求項１〜１４の何れか一項に記載のベルト伝動装置。
【請求項１６】
前記伝動ベルトのテンションを調整するテンション調整手段をさらに備える請求項１〜１５の何れか一項に記載のベルト伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト伝動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ベルト伝動装置は、モータの駆動軸の回転を、ベルトにより従動軸に伝達する。ベルト伝動装置では、従動軸の回転力を出力とし、この出力を大きくすることが要求されている。ベルト伝動装置の出力を大きくするためには、ベルトテンションを大きくすることが考えられる。
【０００３】
しかし、ベルトテンションを大きくすると、従動軸にかかる軸荷重が大きくなり、従動軸を支持する支持点にかかる負荷が大きくなる。一般に、従動軸は、精度向上の観点から静圧軸受等の高精度な軸受により支持される。このため、支持点にかかる負荷が大きくなると、従動軸に軸ずれが発生し、従動軸の動作精度が低下するおそれがある。
【０００４】
そこで、従動軸にかかる軸荷重を低減するものとして、特開平５−１７５０号公報（特許文献１）に開示されたベルト伝動装置がある。このベルト伝動装置は、荷重付与手段（プーリ）により、軸荷重の作用方向と反対方向の力を従動プーリに作用させている。これにより、従動プーリにかかる軸荷重は低減される。
【特許文献１】特開平５−１７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記ベルト伝動装置では、あくまでもベルトテンションを大きくしなければ、大きな出力を得ることができない。従って、ベルトにかかる負荷が大きく、ベルトの寿命の面で問題がある。また、１つの駆動源で大きな出力を実現しなければならず、出力を増大させるために、駆動源（モータ）の大型化およびベルト本数の増加等が必要となる。従って、駆動源等の小型化および出力向上の面で問題がある。
【０００６】
また、上記ベルト伝動装置は、上述したように、荷重付与手段により、軸荷重の作用方向と反対方向の力を従動プーリに作用させている。換言すると、従動プーリが、荷重付与手段を摩擦により回転駆動していることになる。そのため、荷重付与手段が従動軸の出力を低減するように作用する。このことからも、出力向上の面で問題となる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、出力を増大させると共に従動軸の軸ずれを抑制し、且つ、ベルト寿命の向上およびモータの小型化を可能とするベルト伝動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】
【０００８】
本発明のベルト伝動装置は、従動軸と、第一モータと、伝動ベルトと、第二モータと、回転力伝達部とを備える。従動軸は、回転可能に支持されており、ベルト伝動装置における回転の伝達対象である。第一モータは、従動軸に平行に支持された第一駆動軸を有する。伝動ベルトは、従動軸と第一駆動軸とに架けられ、第一駆動軸の回転を従動軸に伝達する。第二モータは、従動軸に平行に支持された第二駆動軸を有する。
【０００９】
ここで、従動軸および第一駆動軸の軸中心を通る平面に直交し従動軸の軸中心を通る平面を第一境界とする。そして、第一境界により分割された領域のうち、第一駆動軸が配置されている側を第一領域とし、他方側（第一駆動軸が配置されていない側）を第二領域とする。
【００１０】
回転力伝達部は、従動軸の径方向外周面のうち第一領域側に当接する。さらに、回転力伝達部は、第二駆動軸に連動し、第二駆動軸の回転を従動軸に伝達する。さらに、回転力伝達部は、従動軸との当接位置である当接点の回転方向が、第一モータの駆動による当接点の回転方向に一致するように、第二モータにより駆動される。
【００１１】
本発明のベルト伝動装置の作用について説明する。従動軸は、第一モータから伝動ベルトにより回転力を与えられ、且つ、第二モータから回転力伝達部により回転力を与えられる。従って、本発明のベルト伝動装置は、出力（従動軸の回転力）を増大させることができる。
【００１２】
また、第二モータの回転力が出力に付与されるため、伝動ベルトのベルトテンションを大きくすることなく、出力を増大させることができる。従って、伝動ベルトの寿命向上、および、ベルト本数の削減が可能となる。さらに、第一モータ自体の出力を増大させる必要もなく、第一モータの小型化が可能となる。
【００１３】
一方、伝動ベルトには、第一駆動軸から従動軸に回転力を供給するため、所定のベルトテンションがかかっている。このため、従動軸は、第一駆動軸の配置方向に引張力を受ける。つまり、従動軸は、第一境界に垂直で且つ第二領域から第一領域に向かう力（以下、「第一力」とも称する）Ｆ１を受ける。
【００１４】
ここで、回転力伝達部は、第一領域側で従動軸と当接している。つまり、回転力伝達部は、当接点から従動軸の軸中心に向かう力（以下、「当接反力」とも称する）を発生させる。当接反力の方向は、当接点が第一領域側であるため、必ず第一領域から第二領域に向かう方向となる。つまり、当接反力には、第一力に対抗する力、すなわち、第一境界に垂直で且つ第一領域から他方境域に向かう力（以下、「第二力」とも称する）Ｆ２が含まれる。従動軸にかかる軸荷重は、第一力Ｆ１から第二力Ｆ２を減算したものとなる。従って、従動軸にかかる軸荷重が低減され、伝動ベルトによる従動軸の軸ずれが抑制される。
【００１５】
すなわち、本発明のベルト伝動装置は、出力を増大させると共に、従動軸の軸ずれを抑制することができ、且つ、ベルトの寿命向上およびモータの小型化を可能にする。
【００１６】
なお、ここで、回転力伝達部の軸中心と従動軸の軸中心と第一駆動軸の軸中心とは、同一平面上にあることが好ましい。これにより、当接反力全体が第二力Ｆ２として作用し、第一力Ｆ１を確実に低減または相殺することができる。
【００１７】
ここで、回転力伝達部としては、例えば、ローラやベルト等が考えられる。そこで、回転力伝達部にローラを用いた場合について説明する。すなわち、本発明のベルト伝動装置において、第二モータが第一境界における第一領域側に配置され、回転力伝達部がローラであってもよい。ローラは、従動軸の径方向外周面の第一領域側に当接し、第二駆動軸に連動し第二駆動軸の回転を従動軸に伝達する。ローラの径を変更することで、第二モータが従動軸に伝える回転数（回転速度）を容易に変更できる。さらに、上記同様の効果を得ることができる。
【００１８】
ここで、ローラは、従動軸の径方向外周面との摩擦により、第二駆動軸の回転を従動軸に伝達することが好ましい。これにより、ローラと従動軸において、ある程度の摺動性が許容される。従って、外乱等による当接点の変化、または、第一モータの出力と第二モータの出力とのずれ等による従動軸の出力不良をなくすことができる。なお、ローラは、従動軸とギア等の噛み合わせにより、回転を伝達することもできる。この場合、摺動性は許容されないが、より確実に回転を伝達することができる。  
【００１９】
従動軸は、一般に軸受等により回転可能に支持されている。従動軸の支持点以外の位置で受ける力は、支持点を基準点（中心）とした回転力として作用する。つまり、伝動ベルトにより、支持点にかかるモーメントが発生する。このモーメントは、従動軸が受ける力の大きさと、従動軸の支持点から従動軸上の当該力の作用点までの距離とで決定される。つまり、伝動ベルトによるモーメントが大きいと、従動軸は軸ずれする可能性がある。なお、従動軸にかかる軸荷重は、支持点が従動軸から受ける力に相当する。
【００２０】
そこで、本発明の軸受装置において、伝動ベルトは、従動軸の軸方向において、回転力伝達部の当接点と従動軸が支持されている支持点との間に架けられ、伝動ベルトにより従動軸が受ける力が、回転力伝達部により従動軸が受ける力よりも大きいことが好ましい。さらに、この状態において、本発明のベルト伝動装置は、さらに、移動調整部を備えることが好ましい。移動調整部は、第二モータを第二駆動軸の軸方向に移動させ、当接点を軸方向に移動させる。
【００２１】
これにより、伝動ベルトによるモーメントをローラによるモーメントで打ち消すことができる。移動調整部がローラを軸方向に移動させることにより、当接点（作用点）が移動し、ローラによるモーメントを変えることができる。つまり、モーメントがつりあう位置にローラの当接点を移動させ、伝動ベルトによるモーメントをキャンセルすることができる。従って、より確実に、伝動ベルトによる従動軸の軸ずれを防止することができる。
【００２２】
また、本発明のベルト伝動装置は、第二モータを従動軸の径方向に移動させる移動調整部を備えてもよい。第二モータが従動軸の径方向に移動することにより、ローラにより従動軸が受ける力そのものを調整することができる。例えば、第二モータを従動軸の径方向内方に向かって移動させた場合、ローラにより従動軸が受ける力は大きくなる。一方、第二モータを従動軸の径方向外方に向かって移動させた場合、ローラにより従動軸が受ける力は小さくなる。つまり、第二力Ｆ２を調整することができる。
【００２３】
従って、従動軸にかかる軸荷重やモーメントが低減する位置にローラを移動させ、従動軸にかかる軸荷重またはモーメントをキャンセルすることができる。この構成によっても、伝動ベルトによる従動軸の軸ずれを防止することができる。なお、移動調整部は、第二モータを、第二駆動軸の軸方向および従動軸の径方向に移動させるようにしてもよい。これにより、より細やかな軸荷重調整やモーメント調整が可能となる。
【００２４】
次に、回転力伝達部として、ベルトを用いた場合について説明する。この場合、第二モータは、第一境界により分割された領域のうち第二領域側に配置される。つまり、ベルトは、従動軸の第一領域側に当接するように、従動軸と第二駆動軸とに架けられる。従って、伝動ベルトによる第一力に対して、ベルトによる第二力が発生する。これにより、回転力伝達部がローラである場合と同様の効果を発揮する。
【００２５】
ここで、回転力伝達部であるベルトは、従動軸の径方向外周面との摩擦により、第二駆動軸の回転を従動軸に伝達することが好ましい。これにより、ベルトと従動軸において、ある程度の摺動性が許容される。
【００２６】
また、回転力伝達部がベルトである場合であっても、回転力伝達部がローラである場合と同様に、第二モータを従動軸の径方向に移動させる移動調整部を備えてもよい。これにより、ベルトのテンションは調整可能となり、第二力を調整することができる。従って、回転力伝達部がローラである場合と同様、従動軸にかかる軸荷重やモーメントをキャンセルすることができる。
【００２７】
ここで、第一モータと第二モータについて説明する。本発明のベルト伝動装置においては、第二モータの回転による従動軸の回転数は、第一モータの回転による従動軸の回転数に一致させることが好ましい。これにより、従動軸にブレーキを発生させることなく、第一モータの回転力および第二モータの回転力が確実に従動軸に供給される。つまり、第一モータおよび第二モータによる入力を、より確実に従動軸から出力できる。従って、より大きな出力を得ることができる。なお、回転数とは、単位時間当たりの回転数であり、いわゆる回転速度を意味する。以下、回転数について同様の意味で用いる。
【００２８】
モータは、一般に、回転数が規定されたものと、回転数を制御できるものとがある。そこで、本発明のベルト伝動装置における各種モータの適用について説明する。なお、各種モータは、上記のとおり、第二モータの回転による従動軸の回転数が第一モータの回転による従動軸の回転数に一致させるように適用される。
【００２９】
まず、本発明のベルト伝動装置において、第一モータと第二モータは、規定回転数で回転するモータであってもよい。回転数が予め規定されているモータを用いることにより、従動軸への伝達比を容易に調整できる。例えば、各軸の径やギア比を設定することで調整可能である。
【００３０】
次に、本発明のベルト伝動装置において、第一モータは規定回転数で回転するモータであり、第二モータは回転数を制御可能なモータであってもよい。この場合、本発明のベルト伝動装置は、第二モータの回転数を制御する制御部をさらに備える。制御部は、第二モータの回転による従動軸の回転数が第一モータの回転による従動軸の回転数に一致するように、第二モータの回転数を制御する。
【００３１】
第一モータの回転による従動軸の回転数は、設定により予め算出することができる。従って、制御部は、第二モータの回転数を、第一モータの回転による従動軸の回転数に一致するように制御することができる。
【００３２】
次に、本発明のベルト伝動装置は、センサ部と、制御部とをさらに備えてもよい。この場合、第一モータは何れのモータでもよく、第二モータは回転数を制御可能なモータであり、伝動ベルトおよび回転力伝達部は、従動軸との摩擦により、それぞれの回転を従動軸に伝達する。そして、センサ部は、従動軸の回転数を検出する。制御部は、検出された従動軸の回転数および第二駆動軸と従動軸の回転の伝達比に基づいて、第二モータの回転数を制御する。
【００３３】
センサ部は、第一モータの種類に関わらず、従動軸の回転数を検出する。例えば、第二駆動軸と従動軸の回転の伝達比が１：１である場合を考える。この場合、制御部は、伝達比が１：１であるため、第二モータの回転数を、検出された従動軸の回転数に一致するように制御する。
【００３４】
次に、本発明のベルト伝動装置は、センサ部と、制御部とをさらに備え、伝動ベルトおよび回転力伝達部の少なくとも一方は、従動軸に摩擦により、回転を従属軸に伝達するようにしてもよい。この場合、第二モータは、回転数を制御可能なモータであり、センサ部は、第一駆動軸の回転数を検出する。そして、制御部は、検出された第一駆動軸の回転数、第一駆動軸と従動軸の回転の伝達比、および、第二駆動軸と従動軸の回転の伝達比に基づいて、第二モータの回転による従動軸の回転数が第一モータの回転による従動軸の回転数に一致するように、第二モータの回転数を制御する。つまり、センサ部が第一駆動軸の回転数を検出するようにしても、制御部が第二モータの回転数を適切に制御することが可能である。
【００３５】
ここで、ワークの研削加工に本発明のベルト伝動装置を用いた場合において、各軸のよりよい配置位置について説明する。すなわち、従動軸は、加工対象であるワークを研削する砥石を有する。この砥石は、従動軸に同心的に配置される。ここで、ワークが配置されるワーク軸および従動軸の軸中心を通る平面に直交し従動軸の軸中心を通る平面を第二境界とし、第二境界により分割された領域のうちワーク軸が配置されている側を第三領域とし、他方の領域を第四領域とする。
【００３６】
ここで、第一駆動軸および第二駆動軸は、軸中心の位置が第四領域内となるように配置されることが好ましい。つまり、第一駆動軸と第二駆動軸は、第二境界を境に、ワーク軸と反対側に配置される。これにより、砥石の駆動源である第一駆動軸および第二駆動軸が、ワークの加工の際に、当該加工の妨げにならない。なお、第四領域内とは、第二境界上を含んでおり、第一駆動軸、第二駆動軸、および、従動軸の各軸中心が同一平面上にあってもよい。
【００３７】
また、本発明のベルト伝動装置において、従動軸の支持点にかかるモーメントを低減することで軸ずれを確実に抑制することができる。つまり、本発明のベルト伝動装置において、伝動ベルトが従動軸に架けられる位置と回転力伝達部の当接点は、従動軸の軸方向において、従動軸が支持されている支持点からの距離が異なり、且つ、伝動ベルトと回転力伝達部のうち支持点からの距離が短い方に位置する一方により従動軸が受ける力は、他方により従動軸が受ける力より大きいことが好ましい。これにより、支持点にかかるモーメントを低減することができる。
【００３８】
なお、本発明のベルト伝動装置は、伝動ベルトのテンションを調整するテンション調整手段を備えることが好ましい。これにより、第一力を調整できるため、モーメントのキャンセルがさらに容易となる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明のベルト伝動装置によれば、出力を増大させると共に従動軸の軸ずれを抑制し、且つ、ベルト寿命の向上およびモータの小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。なお、各実施形態においては、本発明のベルト伝動装置を、ワークを研削する工作機械に適用した場合について説明する。
【００４１】
＜第一実施形態＞
第一実施形態のベルト伝動装置１について、図１および図２を参照して説明する。図１は、ベルト伝動装置１を示す図である。図２は、ベルト伝動装置１において、軸方向から見た各軸の配置位置を示す図である。
【００４２】
図１に示すように、ベルト伝動装置１は、砥石軸２（本発明における「従動軸」に相当する）と、第一モータ３と、伝動ベルト４と、第二モータ５と、ローラ６と、制御部７とを備えている。
【００４３】
砥石軸２は、軸状部２１と、軸受部２２と、砥石２３と、動力伝達部２４とを有している。軸状部２１は、略円柱状であり、軸受部２２により回転可能に支持されている。軸受部２２は、円筒状の静圧軸受であり、内周側で軸状部２１を支持している。軸受部２２は、ハウジング（図示せず）に固定されている。砥石２３は、円盤状であり、円盤の径が軸受部２２の外径より大きくなっている。砥石２３は、軸状部２１の一方端部に同心的に取り付けられている。動力伝達部２４は、円柱状であり、軸状部２１の他方端部に同心的に取り付けられている。動力伝達部２４の径は、軸受部２２の外径とほぼ同じとなっている。
【００４４】
第一モータ３は、規定回転数で回転するモータである。第一駆動軸３１と、第一本体部３２とを有している。第一駆動軸３１は、第一軸状部３１１と、第一プーリ３１２とからなっている。第一軸状部３１１は、円柱状であり、第一本体部３２により、軸状部２１に平行に支持されている。第一プーリ３１２は、円柱状であり、第一軸状部３１１の端部に同心的に取り付けられている。第一プーリ３１２の径は、第一軸状部３１１の径よりも大きくなっている。第一本体部３２は、ハウジング（図示せず）に固定されている。そして、第一本体部３２は、第一軸状部３１１を支持し、回転させる。つまり、第一モータ３は、第一駆動軸３１を規定回転数で回転させる。
【００４５】
伝動ベルト４は、Ｖ字型のＶベルトである。伝動ベルト４は、動力伝達部２４と第一プーリ３１２とに架けられている。つまり、伝動ベルト４は、動力伝達部２４の径方向外周面および第一プーリ３１２の径方向外周面に当接している。伝動ベルト４は、第一プーリ３１２との摩擦および動力伝達部２４との摩擦により、第一モータ３の回転を砥石軸２に伝達する。ここで、動力伝達部２４および第一プーリ３１２には、伝動ベルト４により所定のベルトテンションがかかっている。
【００４６】
ここで、図２に示すように、砥石軸２および第一駆動軸３１の軸中心を通る平面Ｓ１に直交し砥石軸２の軸中心を通る平面Ｓ２を第一境界とする。この第一境界により分割された領域のうち、第一駆動軸３１が配置されている側を第一領域とし、他方を第二領域とする。
【００４７】
第二モータ５は、回転数を制御可能なモータである。図１に示すように、第二モータ５は、第二駆動軸５１と、第二本体部５２とを有している。第二駆動軸５１は、円柱状であり、第二本体部５２により、軸状部２１に平行に支持されている。
【００４８】
第二本体部５２は、第一領域側に配置され、ハウジング（図示せず）に固定されている。さらに詳細には、第二本体部５２は、第二駆動軸５１の軸中心と第一駆動軸３１の軸中心と砥石軸２の軸中心とが同一平面上となる位置に配置されている。第二本体部は、後述する制御部７の制御に基づき、第二駆動軸５１を回転させる。つまり、第二モータ５は、制御部７が指令する回転数で第二駆動軸５１を回転させる。
【００４９】
ローラ６は、円筒状であり、第二駆動軸５１の端部に同心的に取り付けられている。ローラ６の外径は、動力伝達部２４の径よりも僅かに小さくなっている。ローラ６の径方向外周面は、動力伝達部２４の径方向外周面のうち一方領域側に当接している。図２に示すように、当該当接位置である当接点Ａは、平面Ｓ１上に位置している。さらに、当接点Ａは、動力伝達部２４において、伝動ベルト４が架けられている位置よりも、砥石２３から遠い位置（図１における右側）となっている。そして、ローラ６は、第二駆動軸５１に連動して回転する。ローラ６は、動力伝達部２４の径方向外周面との摩擦により、第二駆動軸５１の回転を砥石軸２に伝達する。当接点Ａにおける回転方向は、第一モータ３の駆動による当接点Ａの回転方向に一致している。
【００５０】
制御部７は、第二モータ５に接続されている。制御部７は、第二モータ５の回転による砥石軸２の回転数が第一モータ３の回転による砥石軸２の回転数に一致するように、第二モータ５の回転数を制御する。第一モータ３の回転数は規定回転数であり、砥石軸２への伝達比は第一プーリ３１２の径と動力伝達部２４の径とで決定される。そして、第二モータから砥石軸２への伝達比は、ローラ６の径と動力伝達部２４の径とで決定される。従って、制御部７は、設定により第二モータ５の回転数を制御している。ベルト伝動装置１において、砥石軸２には、第一モータ３と第二モータ５により同じ回転数の回転が伝達される。
【００５１】
ここで、ベルト伝動装置１において、加工対象であるワークＷの配置位置について説明する。ワークＷが配置されるワーク軸Ｗ１は、図２に示すように、第二領域の平面Ｓ１上に配置される。このワーク軸Ｗ１の配置位置は、ベルト伝動装置１において、以下の条件を満たすように決定されている。
【００５２】
まず、ワーク軸Ｗ１および砥石軸２の軸中心を通る平面（ここでは平面Ｓ１に相当する）に直交し砥石軸２の軸中心を通る平面（ここでは平面Ｓ２に相当する）を第二境界とする。そして、第二境界により分割された領域のうちワーク軸Ｗ１が配置されている側を第三領域とし、他方の領域を第四領域とする。この定義のもとに、第一駆動軸３１および第二駆動軸５１は、軸中心の位置が第四領域内となるように配置される。つまり、ワーク軸Ｗ１は第三領域に配置され、駆動源の軸中心は第四領域内に配置される。これにより、駆動源がワークＷの加工の妨げとならない。
【００５３】
ここで、ベルト伝動装置１の作用効果について説明する。ベルト伝動装置１は、第一モータ３および第二モータ５より回転力を供給されるため、より大きな出力を得ることができる。さらに、第二モータ５の回転による砥石軸２の回転数と、第一モータ３の回転による砥石軸２の回転数とが一致するため、駆動源による入力をより確実に出力できる。さらに、各駆動軸３１、５１の回転を、それぞれ摩擦により砥石軸２に伝達するため、外乱等による回転の伝達不良を防ぐことができる。また、伝動ベルト４の寿命向上および各モータ３、５の小型化等が可能となる。
【００５４】
また、砥石軸２には、伝動ベルト４による第一力Ｆ１（図１および図２における上向きの力）に対し、ローラ６による第二力Ｆ２（図１および図２における下向きの力）が加えられる。つまり、砥石軸２にかかる軸荷重は、第一力Ｆ１の方向に対して反対方向の第二力Ｆ２が加わることにより、低減あるいは相殺される。従って、砥石軸２の軸ずれを抑制することができる。第二力は、第一力と反対方向に作用する。
【００５５】
ここで、さらに、より確実に砥石軸の軸ずれを防止する作用について説明する。ベルト伝動装置１において、伝動ベルト４のベルトテンションによる引張力（第一力Ｆ１）は、ローラ６の砥石軸２に対する押圧力（第二力Ｆ２）よりも大きくなっている。
【００５６】
砥石軸２における軸状部２１と軸受部２２との関係において、伝動ベルト４により受ける第一力Ｆ１は、軸受部２２の動力伝達部２４側の端部で支持される。つまり、図１に示すように、砥石軸２の軸中心において、第一力Ｆ１の作用する点は作用点Ｃであり、支持する点は支持点Ｂである。また、砥石軸の軸中心と、当接点Ａから砥石軸の軸中心への垂線との交点を当接点Ａ１とする。ベルト伝動装置１において、支持点Ｂから当接点Ａ１までの距離Ｌ２は、支持点Ｂから作用点Ｃまでの距離Ｌ１よりも大きくなっている。
【００５７】
ここで、この支持点Ｂにかかる伝動ベルト４によるモーメントＭ１は、第一力Ｆ１と、支持点Ｂから作用点Ｃまでの距離（Ｌ１）で決定される（Ｍ１＝Ｆ１×Ｌ１）。また、支持点Ｂにかかるローラ６によるモーメントＭ２は、第二力Ｆ２と、支持点Ｂから当接点Ａ１までの距離（Ｌ２）で決定される（Ｍ２＝Ｆ２×Ｌ２）。そして、ベルト伝動装置１においては、Ｌ２がＬ１より大きく、且つ、Ｆ１がＦ２より大きくなっている。つまり、支持点ＢにかかるモーメントＭ１は、モーメントＭ２により低減または相殺される。従って、ベルト伝動装置１は、より確実に砥石軸２の軸ずれを防止することができる。
【００５８】
＜第一実施形態の第一変形態様＞
第一実施形態の第一変形態様のベルト伝動装置１０について、図３を参照して説明する。図３は、ベルト伝動装置１０を示す図である。ベルト伝動装置１０は、図３に示すように、ベルト伝動装置１において、センサ部８と、移動調整部９とを加え、制御部７に換えて制御部７０を配置したものである。従って、第一実施形態と同構成のものについては、同符号を付して説明を省略する。
【００５９】
ベルト伝動装置１０は、砥石軸２と、第一モータ３と、伝動ベルト４と、第二モータ５と、ローラ６と、制御部７０と、センサ部８と、移動調整部９とを備えている。ベルト伝動装置１０では、砥石軸２の回転数を検出し、第二モータ５の回転数を制御する。すなわち、センサ部８は、砥石軸２の回転数を検出する。そして、制御部７０は、検出された砥石軸２の回転数および第二駆動軸５１と砥石軸２の回転の伝達比に基づいて、第二モータ５の回転数を制御する。つまり、制御部７０は、第二モータの回転による砥石軸２の回転数が、実際の砥石軸２の回転数に一致するように、第二モータ５の回転数を制御している。これにより、制御部７０は、第一モータ３の回転による砥石軸２の回転数と、第二モータ５の回転による砥石軸２の回転数を一致させる。
【００６０】
また、ベルト伝動装置１０では、移動調整部９により、第二モータ５の位置を移動させることができる。すなわち、移動調整部９は、設置台９１を有し、設置台９１を移動させるサーボモータおよびボールねじ機構等からなっている。設置台９１には、第二モータ５の第二本体部５２が設置されている。つまり、第二本体部５２は、ハウジング（図示せず）ではなく、設置台９１に固定されている。
【００６１】
移動調整部９は、設置台９１を、第二モータ５の軸方向に移動させる。つまり、移動調整部９は、軸方向において、ローラ６と動力伝達部２４の当接点Ａを調整することができる。設置台９１の移動は、自動制御または作業者の操作により行われる。これにより、支持点Ｂにかかるモーメントをキャンセルすることが可能となる。つまり、距離Ｌ２を調整することにより、Ｍ１＝Ｍ２とすることができる（図１参照）。従って、ベルト伝動装置１０は、第一実施形態の効果に加え、さらに、砥石軸２の軸ずれを高精度に抑制することができる。
【００６２】
なお、センサ部８が砥石軸２の回転数を検出するため、第一モータ３が回転数を制御可能なモータであっても、制御部７０により第二モータ５の回転数は適切に制御される。この場合、第一モータ３の回転数の制御は、制御部７０または別の制御手段によってなされてもよい。
【００６３】
＜第一実施形態の第二変形態様＞
第一実施形態の第二変形態様のベルト伝動装置１０ａについて、図４を参照して説明する。図４は、ベルト伝動装置１０ａを示す図である。ベルト伝動装置１０ａは、図４に示すように、第一変形態様におけるベルト伝動装置１０の移動調整部９が第二モータ５を砥石軸２の径方向に移動させるようにしたものである。従って、第一変形態様と同構成のものについては、同符号を付して説明を省略する。
【００６４】
図４に示すように、移動調整部９０は、第一変形態様同様、設置台９１０を有し、設置台９１０を移動させるサーボモータおよびボールねじ機構等からなっている。移動調整部９０は、第二本体部５２の下方に配置されている。移動調整部９０は、設置台９１に固定された第二モータ５を、砥石軸の径方向に（図４においては上下方向）移動させる。換言すると、移動調整部９０によって、ローラ６の軸を当接点Ａに対する遠近方向に移動させることができる。
【００６５】
図４において、第二モータ５を下方に移動させれば、ローラ６により動力伝達部２４に力が加わり、第二力Ｆ２は大きくなる（図１参照）。一方、第二モータ５を上方に移動させれば、第二力Ｆ２は小さくなる。つまり、ベルト伝動装置１０ａによれば、第二力Ｆ２を調整することができるため、砥石軸２にかかる軸荷重またはモーメントをキャンセルすることができる。従って、確実に砥石軸２の軸ずれを防止することができる。
【００６６】
なお、移動調整部は、第一変形態様での機能と第二変形態様での機能とを両方備えるようにしてもよい。つまり、移動調整部は、第二モータ５を、第二駆動軸５１の軸方向および砥石軸２の径方向に移動させる。これにより、より細やかな軸荷重調整やモーメント調整が可能となる。移動調整部９０は、例えば、ボールねじ機構が第二駆動軸５１の軸方向および砥石軸２の径方向の両方に配置されるよう形成される。
【００６７】
＜第一実施形態の第三変形態様＞
また、第一実施形態の第三変形態様として、ベルト伝動装置１０において、センサ部８が第一駆動軸３１の回転数を検出するようにする。ここで、第一モータ３は、規定回転数で回転するモータであっても、回転数が制御可能なモータであっても同様の効果を奏する。なお、第一モータ３が回転数を制御可能なモータである場合、第一モータ３の回転数の制御は、制御部７０または別の制御手段によってなされる。
【００６８】
センサ部８は、第一駆動軸３１の回転数を検出する。そして、制御部７０は、検出された第一駆動軸３１の回転数、第一駆動軸３１と砥石軸２の回転の伝達比、および、第二駆動軸５１と砥石軸２の回転の伝達比に基づいて、第二モータ５の回転による砥石軸２の回転数が第一モータ３の回転による砥石軸２の回転数に一致するように、第二モータ５の回転数を制御する。これによっても、第一変形態様と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
また、この場合、センサ部８を設けなくてもよい。つまり、第一モータ３の回転数を制御部７０等に制御させ、第一モータ３の回転数として出力される指令信号を、センサ部８の検出結果として用いる。これにより、センサ部８を設けることなく、第二モータ５の回転数を適切に制御可能となる。
【００７０】
＜第二実施形態＞
第二実施形態のベルト伝動装置１００について、図５および図６を参照して説明する。図５は、ベルト伝動装置１００を示す図である。図６は、ベルト伝動装置１００において、軸方向から見た各軸の配置位置を示す図である。なお、ベルト伝動装置１００は、ベルト伝動装置１と比較し、ローラ６をベルト１０６とし、第二モータ５を第二モータ１５０としている。従って、第一実施形態と同構成のものについては、同符号を付して説明を省略する。
【００７１】
図５に示すように、ベルト伝動装置１００は、砥石軸２と、第一モータ３と、伝動ベルト４と、第二モータ１５０と、ベルト１０６とを備えている。ここで、第一実施形態同様、軸受部２２、第一本体部３２、および、第二本体部５２は、各軸が平行になるようにハウジングＨに固定されている。
【００７２】
なお、第一実施形態同様、図６に示すように、砥石軸２および第一駆動軸３１の軸中心を通る平面Ｓ１に直交し砥石軸２の軸中心を通る平面Ｓ２を第一境界とする。この第一境界により分割された領域のうち、第一駆動軸３１が配置されている側を第一領域とし、他方を第二領域とする。
【００７３】
第二モータ１５０は、規定回転数で回転するモータである。第二実施形態において、第二モータ１５０の規定回転数は、第一モータ３の規定回転数に等しくなっている。図５に示すように、第二モータ１５０は、第二駆動軸１５１と、第二本体部１５２とを有している。第二駆動軸１５１は、第二軸状部１５１ａと、第二プーリ１５１ｂとからなっている。第二軸状部１５１ａは第一軸状部３１１と同形状であり、第二プーリ１５１ｂは第一プーリ３１２と同形状となっている。そして、第二軸状部１５１ａの端部に同心的に第二プーリ１５１ｂが取り付けられている。
【００７４】
第二本体部１５２は、第一本体部３２と同構成であり、第二領域側でハウジングＨに固定されている。さらに詳細には、第二本体部１５２は、第二駆動軸１５１の軸中心と第一駆動軸３１の軸中心と砥石軸２の軸中心とが同一平面上となる位置に配置されている。そして、第二モータ１５０は、第二駆動軸１５１を第一モータ３と同じ規定回転数で回転させる。
【００７５】
ベルト１０６は、Ｖ字型のＶベルトである。ベルト１０６は、動力伝達部２４と第二プーリ１５１ｂに架けられている。つまり、ベルト１０６は、動力伝達部２４の径方向外周面および第二プーリ１５１ｂの径方向外周面に当接している。第一領域には、必然的に、ベルト１０６と動力伝達部２４との当接位置が存在する。つまり、当接点Ａは、第一領域側にある。ベルト１０６は、第二プーリ１５１ｂとの摩擦および動力伝達部２４との摩擦により、第二モータ１５０の回転を砥石軸２に伝達する。ここで、動力伝達部２４および第二プーリ１５１ｂには、ベルト１０６により所定のベルトテンションがかかっている。
【００７６】
この当接点Ａは、動力伝達部２４において、伝動ベルト４が架けられている位置よりも、砥石２３から遠い位置（図４における左側）となっている。当接点Ａにおける回転方向は、第一モータ３の駆動による当接点Ａの回転方向に一致している。
【００７７】
ここで、ベルト伝動装置１００において、ワークＷが配置されるワーク軸Ｗ１は、図６に示すように、平面Ｓ２上に配置される。このワーク軸Ｗ１の配置位置は、第一実施形態と同様の条件を満たすように決定されている。
【００７８】
すなわち、図６に示すように、ワーク軸Ｗ１および砥石軸２の軸中心を通る平面（ここでは平面Ｓ２に相当する）に直交し砥石軸２の軸中心を通る平面（ここでは平面Ｓ１に相当する）を第二境界とする。そして、第二境界により分割された領域のうちワーク軸Ｗ１が配置されている側を第三領域とし、他方の領域を第四領域とする。この定義のもとに、第一駆動軸３１および第二駆動軸１５１は、軸中心の位置が第四領域内となるように配置される。つまり、ワーク軸Ｗ１は第三領域に配置され、駆動源の軸中心は第四領域内に配置される。これにより、駆動源がワークＷの加工の妨げとならない。
【００７９】
ベルト伝動装置１００において、第一モータ３と第二モータ１５０とは同じ規定回転数で回転し、第一プーリ３１２と第二プーリ１５１ｂが同径である。従って、第二モータ１５０の回転による砥石軸２の回転数と、第一モータ３の回転による砥石軸２の回転数は一致する。また、砥石軸２には、伝動ベルト４による引張力（図５および図６における下向きの力）に対し、ベルト１０６による引張力（図５および図６における上向きの力）が加えられる。これにより、第一実施形態と同様に、砥石軸２にかかる軸荷重は、低減または相殺される。
【００８０】
従って、ベルト伝動装置１００は、第一実施形態同様、出力を増大させると共に砥石軸２の軸ずれを抑制し、且つ、各ベルト４、１０６の寿命の向上および各モータ３、１５０の小型化を可能とする。なお、上述したように、第二実施形態においても、各モータ３、１５０に制御可能なモータを適用することができる。この場合、上述のように、制御部やセンサ部等を設ければよい。
【００８１】
また、動力伝達部２４の径が軸方向において一定の場合、センサ部８が検出するのは、砥石軸２の回転数や第一モータ３の回転数に限らず、動力伝達部２４の周速度、第一プーリ３１２の周速度、または、伝動ベルト４の速度であってもよい。この場合、制御部等が、当該検出された速度と第二モータ５（１５０）による動力伝達部２４の周速度とが一致するように、第二モータ５（１５０）の回転数を制御する。これにより、上記同様の効果を得ることができる。
【００８２】
＜第二実施形態の変形態様＞
第二実施形態の変形態様として、ベルト伝動装置１００は、さらに移動調整部９０を備えてもよい。つまり、第二モータ１５０の第二本体部１５２が設置台９１０に固定され、移動調整部９０は、第二モータ１５０を砥石軸２の径方向（図５における上下方向）に移動させる。すなわち、移動調整部９０は、ベルト１０６のテンションを調整する。これにより、ベルト伝動装置１００においても、ベルト１０６により動力伝達部２４が受ける力（Ｆ２に相当）を調整でき、より確実に軸荷重またはモーメントをキャンセルすることができる。
【００８３】
＜その他の実施形態＞
第一実施形態および第二実施形態の何れにおいても、伝動ベルト４のテンションを調整するテンション調整手段（図示せず）を設けてもよい。このテンション調整手段は、伝動ベルト４の外側から押圧する補助プーリであってもよい。また、テンション調整手段は、移動調整部９０と同様に、第一モータ３を砥石軸２の径方向に移動させる手段であってもよい。これにより、第一力Ｆ１を調整できるため、モーメントのキャンセルが容易となる。
【００８４】
また、ベルト伝動装置１００にあっては、同様の手段により、ベルト１０６のテンションを調整するテンション調整手段を設けてもよい。これによっても、上記同様、砥石軸２の軸ずれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】ベルト伝動装置１を示す図である。
【図２】ベルト伝動装置１において、軸方向から見た各軸の配置位置を示す図である。
【図３】ベルト伝動装置１０を示す図である。
【図４】ベルト伝動装置１０ａを示す図である。
【図５】ベルト伝動装置１００を示す図である。
【図６】ベルト伝動装置１００において、軸方向から見た各軸の配置位置を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１、１０、１０ａ、１００：ベルト伝動装置、
２：砥石軸、  ２１：軸状部、  ２２：軸受部、  ２３：砥石、  ２４：動力伝達部、
３：第一モータ、  ３１：第一駆動軸、  ３１１：第一軸状部、  ３１２：第一プーリ、
３２：第一本体部、
４：伝動ベルト
５、１５０：第二モータ、  ５１、１５１：第二駆動軸、  ５２、１５２：第二本体部、
１５１ａ：第二軸状部、  １５１ｂ：第二プーリ、
６：ローラ、  １０６：ベルト、
７、７０：制御部、  ８：センサ部、  ９、９０：移動調整部、
Ａ、Ａ１：当接点、  Ｂ：支持点、  Ｗ：ワーク、  Ｗ１：ワーク軸
【図１】
2008298136.tif 000003
【図２】
2008298136.tif 000004
【図３】
2008298136.tif 000005
【図４】
2008298136.tif 000006
【図５】
2008298136.tif 000007
【図６】
2008298136.tif 000008