(57)【要約】【課題】  動作ストロークの広い範囲に亘って高い駆動力を発揮することができるとともに、簡易な構造でコンパクトに構成することのできる新規の伝動装置を提供する。【解決手段】  本発明の伝動装置１０は、相互に噛合する第１歯車１１及び第２歯車１２と、第１歯車を回転自在に軸支する第１案内部材１４と、第２歯車を回転自在に軸支する第２案内部材１５とを有し、第１歯車と第２歯車の少なくとも一方が非円形形状のピッチ曲線を備え、第１案内部材と第２案内部材が第１歯車と第２歯車の回転軸線１１Ａ，１２Ａを結ぶ案内方向１０Ｇに相互に直接若しくは間接的に案内されていることを特徴とする。【選択図】図１
2005172095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に噛合する第１歯車及び第２歯車と、前記第１歯車を回転自在に軸支する第１案内部材と、前記第２歯車を回転自在に軸支する第２案内部材とを有し、
前記第１歯車と前記第２歯車の少なくとも一方が偏心形状若しくは非円形形状のピッチ曲線を備え、
前記第１案内部材と前記第２案内部材が前記第１歯車と前記第２歯車の回転軸線を結ぶ案内方向に相互に直接若しくは間接的に案内されていることを特徴とする伝動装置。
【請求項２】
前記第１歯車と前記第２歯車の双方が偏心形状若しくは非円形形状のピッチ曲線を備え、
前記第１歯車と前記第２歯車の最大径角度位置同士若しくは最小径角度位置同士が相互に接するように噛合していることを特徴とする請求項１に記載の伝動装置。
【請求項３】
前記第１歯車と前記第２歯車とを常に噛合した状態に保持する噛合保持手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の伝動装置。
【請求項４】
前記第１歯車に対して前記第２歯車とは逆側から噛合する第３歯車を有し、前記第１歯車に対して前記第２歯車及び前記第３歯車が常に噛合していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の伝動装置。
【請求項５】
前記第２歯車の回転軸と前記第３歯車の回転軸との距離が常に一定であることを特徴とする請求項４に記載の伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は伝動装置に係り、特に、プレス機械や油圧作動系などに用いる場合に好適な、歯車を用いた伝動装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プレス装置においては、クランク機構やリンク機構（トグル機構）などを用いた機械式プレス装置と、油圧、水圧、ガス圧、空気圧などを用いた流体圧プレス装置とがある。ここで、下死点位置が一定であることからブランキング、パンチング、コイニングなどを行うのに適し、また、作業速度の高さ、保守点検の容易性、動力消費の少なさなどの点で優れているため、機械式プレス装置が主流となっている。
【０００３】
上記のような機械式プレス装置用の駆動機構（伝動装置）としては、プレスの駆動軸を不等角度回転させることによってスライド動作を効率的に行わせ、作業効率を高めるようにしたものが知られている（例えば、以下の特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特公昭４６−２６７５６号公報
【特許文献２】特公昭４８−３７５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のクランク機構やリンク機構を用いたプレス装置では、下死点近傍においては高い駆動力を得ることができるが、下死点から離れ中間点に近づくに従って駆動力が低下していくので、動作ストロークを広い範囲に亘って有効に利用することができないという問題点がある。
【０００５】
また、クランク機構やリンク機構では、その動作ストロークを基準としたときに伝動構造のサイズが比較的大きいため、装置の小型化が難しいという問題点もある。特に、前述の駆動機構では、不等角度回転を生み出すための複雑な輪列構造を有するのでさらに小型化が難しくなっている。
【０００６】
さらに、従来は微小部品であっても大型の工作機械で製造していたが、微小部品であれば机上にも搭載可能なコンパクトな加工装置でも加工できるはずであり、このような小型の加工装置を用いることによって製造コストや環境負荷を低減させようとする動きがある。しかしながら、上記のような微小部品を加工する場合であってもプレス加工などの塑性加工には大きな駆動力が必要となるため、従来の各種機構で塑性加工装置を構成しようとしても、切削加工装置などの他の装置と同様に小型化することは困難である。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、動作ストロークの広い範囲に亘って高い駆動力を発揮することができるとともに、簡易な構造でコンパクトに構成することのできる新規の伝動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の伝動装置は、相互に噛合する第１歯車及び第２歯車と、前記第１歯車を回転自在に軸支する第１案内部材と、前記第２歯車を回転自在に軸支する第２案内部材とを有し、前記第１歯車と前記第２歯車の少なくとも一方が偏心形状若しくは非円形形状のピッチ曲線を備え、前記第１案内部材と前記第２案内部材が前記第１歯車と前記第２歯車の回転軸線を結ぶ案内方向に相互に直接若しくは間接的に案内されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、第１歯車と第２歯車のいずれか一方を回転駆動すると、これらの少なくとも一方が偏心形状若しくは非円形形状のピッチ曲線を有することによって第１歯車と第２歯車の軸間距離が変動し、第１案内部材と第２案内部材とがその案内方向に相対的に移動する。したがって、このときの第１案内部材と第２案内部材の相対的移動の駆動力は、これらの上記第１歯車と第２歯車のいずれか一方に与えられる駆動トルクと、第１歯車及び第２歯車の形状のみによって決定される。この伝動装置では、第１歯車と第２歯車の少なくとも一方が偏心形状若しくは非円形形状のピッチ曲線を有するので、第１歯車と第２歯車の噛合部分により、クランク機構やトグル機構の下死点近傍と類似した駆動力変換を連続的に発生させることができることから、動作ストロークの広い範囲に亘って大きな駆動力を得ることが可能になる。また、基本的に２つの歯車を駆動要素として用いるだけでよいため、きわめて簡単な機構であり、小型化も容易である。
【００１０】
本発明において、前記第１歯車と前記第２歯車の双方が偏心形状若しくは非円形形状のピッチ曲線を備え、前記第１歯車と前記第２歯車の最大径角度位置同士若しくは最小径角度位置同士が相互に噛合するように構成されていることが好ましい。これによれば、第１案内部材と第２案内部材の動作ストロークを大きくとることができる。ここで、最大径角度位置同士が相互に噛合し、かつ、最小径角度位置同士が相互に噛合するように構成されていることが動作ストロークを最も大きくとることができる点で望ましい。
【００１１】
本発明において、前記第１歯車と前記第２歯車とを常に噛合した状態に保持する噛合保持手段を有することが好ましい。この伝動装置を、第１案内部材と第２案内部材との間に、全動作ストロークに亘って常に第１歯車と第２歯車の軸間距離を縮める方向の負荷がかかるように用いる場合には、第１歯車と第２歯車とが離反することはないため、何らの付加的要素を必要としない。しかし、第１歯車と第２歯車の軸間距離が増大しているときには負荷がかかるが、当該軸間距離が減少するときには負荷がかからないような使用態様では、第１歯車と第２歯車とが相互に離反してしまうことになるため、第１歯車と第２歯車とを常に噛合状態に保持するための噛合保持手段を設けることが好ましい。この噛合保持手段は、第１歯車の回転軸と第２歯車の回転軸との間に結果的に引力を与えることができるものであれば如何なるものであってもよいが、例えば、ばねや弾性素材などで構成される弾性体、流体圧シリンダなどが挙げられる。これらの噛合保持手段は、第１歯車及び第２歯車に直接作用するものでもよく、また、第１案内部材及び第２案内部材に直接作用するものでもよく、或いは、これらに間接的に作用するものであっても構わない。
【００１２】
本発明において、前記第１歯車に対して前記第２歯車とは逆側から噛合する第３歯車を有し、前記第１歯車に対して前記第２歯車及び前記第３歯車が常に噛合していることが好ましい。これによれば、第１歯車を回転駆動する場合に、第１案内部材と第２案内部材の間の相対移動の往路と復路のいずれにおいても確実に駆動力を伝達することができる。
【００１３】
本発明において、前記第２歯車の回転軸と前記第３歯車の回転軸との距離が常に一定であることが好ましい。これによれば、第２歯車と第３歯車を共通の部材、例えば、上記の第２案内部材、或いは相互に固定された部材に対してそれぞれ回転自在に軸支することができ、しかもこの構造だけで上記の噛合保持手段を構成できるので、構造を簡易に構成でき、或いは、部品点数を削減することができ、製造コストの低減及び装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１は本発明に係る実施形態の伝動装置１０の平面図（ａ）及び（ｂ）、図２は伝動装置１０の縦断面図（図１のII−II線に沿った断面を示す図）、図３は伝動装置１０の一部縦断面図（図１のIII−III線に沿った断面を示す図）である。
【００１５】
この伝動装置１０は、第１歯車１１と、この第１歯車１１に噛合する第２歯車１２と、第１歯車１１に第２歯車１２とは反対側から噛合する第３歯車１３とを有する。第１歯車１１は回転駆動軸１１ａに取り付けられ、この回転駆動軸１１ａは第１案内部材１４に回転自在に軸支されている。第２歯車１２及び第３歯車１３は第２案内部材１５に対してそれぞれ回転自在に軸支されている。第１案内部材１４と第２案内部材１５は、第１歯車１１、第２歯車１２及び第３歯車１３の配列方向と一致する案内方向１０Ｇに向けて相互に摺動可能に案内されている。図示例では、第２案内部材１５は第１案内部材１４に対して案内方向１０Ｇに向けて直線的に移動可能に案内されている。
【００１６】
第１歯車１１は偏心歯車である。偏心歯車としては、通常の円形歯車の回転軸線を所定量ずらした位置に設定してなる円形偏心歯車（回転軸線をピッチ円（円形のピッチ曲線）の中心からずらした歯車＝狭義の偏心歯車）であってもよく、焦点の一つ、或いは、重心位置からずれた位置、を回転軸線とする楕円歯車であってもよい。また、最小径角度位置からの最大径角度位置までの角度に応じて回転軸線からの動径長さが所定の関係で単調に増大する各種の螺旋をピッチ曲線とするものであってもよい。いずれにしても、本明細書に言う広義の偏心歯車或いは偏心形状とは、回転軸線１１Ａと重心１１Ｇとの距離を偏心量とし、その方向を偏心方向とする図示の偏心ベクトル１１Ｅを有するように設計されたものである。
【００１７】
偏心歯車の形状としては、特に、図示例のように、最小径角度位置と最大径角度位置とが一つずつあり、両角度位置の角度差が１８０度であることが好ましい。また、最小径角度位置から最大径角度位置まで単調に半径が増大する形状であることが望ましい。さらに、製造上の観点から見ると、円形のピッチ曲線（ピッチ円）を備えた偏心歯車であることが望ましい。
【００１８】
第２歯車１２及び第３歯車１３は同一形状（同一のピッチ曲線）を有する歯車であり、図示例では共に同一形状の非円形歯車、特に偏心歯車となっている。これらの偏心歯車形状も第１歯車１１と同様に構成することができるが、そのピッチ曲線が第１歯車１１と同形状である必要はない。第２歯車１２の偏心ベクトル１２Ｅと、第３歯車１３の偏心ベクトル１３Ｅは同一である。すなわち、偏心ベクトル１２Ｅと１３Ｅは共に同じ長さを有し、常に同一の向きを有する。
【００１９】
上記のように第１歯車と、第２歯車１２及び第３歯車１３とが共に偏心歯車となっている場合には、図示例のように第１歯車の偏心ベクトル１１Ｅと、第２歯車１２及び第３歯車１３の偏心ベクトル１２Ｅ，１３Ｅとが、歯車の回転によって相互に対向姿勢及び／又は背反姿勢となるように噛合していることが後述する動作ストロークを大きくする上で望ましい。例えば、最大径角度位置同士が噛合し、及び／又は、最小径角度位置同士が噛合するように構成されていることが好ましい。
【００２０】
本実施形態では、第２歯車１２と第３歯車１３の軸間距離は常に一定になるように構成されている。すなわち、第２歯車１２の回転軸線と第３歯車１３の回転軸線とは一体に移動するように構成されている。第２歯車１２と第３歯車とは必ずしも共通の部材に軸支されている必要はないが、図示例のように共通の部材（第２案内部材１５）に対して共に回転自在に軸支されることによって構造が簡易になり、部品点数も削減することができる。
【００２１】
第１案内部材１４と第２案内部材１５には、相互に上記案内方向１０Ｇに対してのみ直線的に摺動可能に係合する直線案内構造を備えている。第２案内部材１５には、それが第１案内部材１４に対して案内方向１０Ｇに移動するときに回転駆動軸１１ａとの干渉を避けるための開口部１５Ｓが形成されている。この開口部１５Ｓは、上記案内方向１０Ｇに延長した長孔状の開口形状を備えている。
【００２２】
図３に示すように、上記回転駆動軸１１ａは電動モータなどで構成される駆動手段１６に接続され、この駆動手段１６により回転駆動されるように構成されている。駆動手段１６は電動モータなどの駆動源の他に減速機などの輪列やリンク機構などの伝動機構を含んでいてもよい。図示例では、駆動手段１６は第１案内部材１４に固定されている。
【００２３】
上記のように構成された本実施形態では、駆動手段１６により回転駆動軸１１ａが回転駆動されると、第１歯車１１が回転し、これに噛合した第２歯車１２及び第３歯車１３が回転するので、第１歯車１１の回転軸線１１Ａと、第２歯車１２の回転軸線１２Ａ及び第３歯車１３の回転軸線１３Ａとの間の軸間距離が変動し、これによって、第１案内部材１４に対して第２案内部材１５が案内方向１０Ｇに動作ストロークＳＴにて往復動作を行う。ここで、図１（ａ）は第２案内部材１５が図示上の上死点にある状態を示し、図１（ｂ）は第２案内部材１５が図示上の下死点にある状態を示している。
【００２４】
上記の第１歯車１１が図１上の時計回りに回転駆動される場合には、図１（ａ）に示す上死点から図１（ｂ）に示す下死点に向かう間において、第１歯車１１の歯１１ｂが第２歯車１２の歯１２ｂを第１方向（図示下方）に加圧することにより第２案内部材１５が第１案内部材１４に対して当該第１方向に移動する。また、下死点から上死点に向かう間においては、第１歯車１１の歯１１ｂが第３歯車１３の歯１３ｂを上記第１方向とは逆の第２方向（図示上方）に加圧することにより第２案内部材１５が第１案内部材１４に対して当該第２方向に移動する。
【００２５】
本実施形態では、第１歯車１１の歯１１ｂと、これに噛み合う第２歯車１２及び第３歯車１３の歯１２ｂ，１３ｂとがクランク機構やトグル機構の下死点近傍における作用と同様に作用し、第１案内部材１４と第２案内部材１５との間に案内方向１０Ｇの応力を発生させ、この応力は、第１歯車１１が回転駆動される間は歯のかみ合わせ毎に連続して（逐次に）生ずるので、動作ストロークＳＴの広い範囲に亘って高い駆動力を発揮しつづけるように構成することが可能になる。例えば、動作ストロークＳＴの全範囲に亘って実質的に一定の駆動力を発揮するように構成することも可能である。
【００２６】
上記実施形態では、第１歯車１１と第２歯車１２及び第３歯車１３とが共に偏心形状のピッチ曲線を有しているが、第１歯車１１のみが偏心歯車であり、第２歯車１２及び第３歯車１３が通常の円形歯車であってもよく、或いは逆に、第１歯車１１が円形歯車であり、第２歯車１２及び第３歯車１３が偏心歯車であってもよい。なお、本実施形態のように第２歯車１２と第３歯車１３とが同一形状のピッチ曲線を有することにより、第２歯車１２と第３歯車１３の軸間距離が一定となるように設計することが容易になり、また、往路と復路の動作態様や駆動力を同一に設定することができる。
【００２７】
また、上記実施形態では、第１歯車１１を回転駆動することにより、第１歯車或いは第１案内部材に対して、第２歯車、第３歯車或いは第２案内部材１５を移動させるようにしているが、逆に、第２歯車１２若しくは第３歯車１３を回転駆動することにより、第２歯車１２、第３歯車１３或いは第２案内部材１５に対して第１歯車或いは第１案内部材１４を移動させるようにしてもよい。
【００２８】
さらに、上記実施形態では、第１歯車１１に対して第２歯車１２及び第３歯車１３を両側（角度差が１８０度の位置）から噛合させているが、第１歯車１１と第２歯車１２のみで構成し、その代わりに、第１歯車１１と第２歯車１２の回転軸間を常に接近させる方向に付勢する付勢手段（例えば、ばねやゴムなどの弾性部材）を設けてもよい。この付勢手段は、第１案内部材１４と第２案内部材１５との間に作用するように設けてもよい。ただし、第１案内部材１４と第２案内部材１５との間に常に上記付勢手段による付勢方向と同方向の負荷がかかる態様で伝動装置１０が使用される場合には、上記付勢手段は不要である。
【００２９】
上記実施形態では相互に噛合する一対の歯車のうちの少なくとも一方に偏心歯車を用いる場合について説明したが、本発明は、偏心歯車だけでなく、回転軸線を重心位置に有する楕円歯車などの非円形歯車を用いることによっても上記と同様に所定の動作ストロークを有する伝動機構を構成することができる。すなわち、上記の「偏心形状」との記述部分を「非円形形状」とすることによって、角度位置によって半径の異なるピッチ曲線を有する各種の非円形歯車を用いた伝動機構を構成することが可能になる。広義の偏心歯車以外の非円形歯車としては、例えば、最大径角度位置もしくは最小径角度位置の少なくとも一方が複数あるピッチ曲線を備えた歯車が挙げられる。なお、実際には、非円形歯車のうち、ピッチ曲線が外側に凸の曲線のみで構成されているものが実用的である。
【００３０】
以上の実施形態では、油圧ユニットの駆動機構として用いる場合には、動作ストロークの広い範囲にて高出力を得ることができ、出力を一定にすることも可能であるため、安定した動作が期待でき、また、プレスの駆動機構として用いる場合には、特に、動作ストロークの広い範囲に亘って高出力が必要となるプレス加工、例えば絞り加工（深絞りなど）に有効であるなど、きわめて顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る伝動装置の実施形態の平面図（ａ）及び（ｂ）。
【図２】実施形態の縦断面図。
【図３】実施形態の一部縦断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１０…伝動装置、１１…第１歯車、１１ａ…回転駆動軸、１２…第２歯車、１３…第３歯車、１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ…回転軸線、１４…第１案内部材、１５…第２案内部材、１６…駆動手段
【図１】
2005172095.tif 000003
【図２】
2005172095.tif 000004
【図３】
2005172095.tif 000005