(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２軸を連結する第１及び第２の連結部間に、表裏一対の剛性リングに緩衝たわみ部材を内蔵した減衰アダプターと、剛性の金属ばねとで構成したたわみ連結部を装着し、
前記減衰アダプターは、前記一対の剛性リングの間を離間させると共に、一方の剛性リングの円周上から凸設した突起を他方の剛性リングの円周上の対向位置に凹設した嵌合孔に遊嵌させ、この離間部分及び遊嵌部分を前記緩衝たわみ部材で一体に接合したことを特徴とするフレキシブルカップリング。
【請求項２】
前記金属ばねは、その取付け孔に挿通された連結ねじによって前記減衰アダプターに連結され、
前記連結ねじが螺合するねじ孔は、前記突起を貫通するように形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のフレキシブルカップリング。
【請求項３】
前記緩衝たわみ部材は、各剛性リングの間を加硫接着した緩衝ゴム材であり、前記離間部分を接合する円盤状部分から前記遊嵌部分を接合する円筒状部分を突設させた請求項１または請求項２に記載のフレキシブルカップリング。
【請求項４】
前記減衰アダプターの一方側に前記金属ばねが介在され、一方の剛性リングは金属ばねを介して前記第１又は第２の連結部の何れかの一方に連結すると共に、他方の剛性リングは前記第１又は第２の連結部の何れかの他方に連結した請求項１〜３の何れかに記載のフレキシブルカップリング。
【請求項５】
前記減衰アダプターの両側に前記金属ばねが介在され、一方の剛性リングは第１の金属ばねを介して前記第１の連結部に連結すると共に、他方の剛性リングは第２の金属ばねを介して前記第２の連結部に連結した請求項１〜３の何れかに記載のフレキシブルカップリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２軸を連結するフレキシブルカップリング（たわみ軸継手）に係るものであり、特に従来から有る金属ばねカップリングに改良を加え、その利点である高精度の位置決めを可能にするねじり剛性を生かしつつ、適度の減衰性を付与させたフレキシブルカップリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のフレキシブルカップリングには、振動を吸収する減衰性を付与するために、スパイダーとしてゴムや樹脂などを用いて一体成形した弾性カップリングがあり、また軸方向に発生する引っ張りや圧縮による変位を吸収するために、金属板ばねやベローズなどを用いた金属ばねカップリングがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらのカップリングには一長一短があり、例えば弾性カップリングの場合には、軸方向に引っ張り力や圧縮力が作用した際に変位を吸収できないこと、取り付ける際に２軸の偏角や偏心を許容することができないこと、トルク伝達の際にねじれ角が大きくなったりバックラッシュを生ずる恐れがあること、などの理由から高精度の位置決めを必要とする個所には不向きであった。
【０００４】
また金属ばねカップリングの場合には、減衰性が乏しいのでダンパー効果が得られず、例えばサーボモータの回転軸を送りねじ機構のボールねじ軸その他の従動軸に連結して回転力を伝達する際に、サーボモータの速度制御系内で機械的振動による共振や発振を生じて制御が不安定になる恐れがあり、これを防止するためにループゲインを下げると応答性が低下する。
【０００５】
そこで本発明では、これら従来技術における課題を解決し得るフレキシブルカップリングを提供するものであり、その主な目的は、金属ばねカップリングなどと同等のねじり剛性を有して高精度の位置決めが可能であると共に、適度の減衰性を有して軸方向の変位や偏角及び偏心を許容できるフレキシブルカップリングを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のフレキシブルカップリングは、２軸を連結する第１及び第２の連結部間に、表裏一対の剛性リングに緩衝たわみ部材を内蔵した減衰アダプターと、剛性の金属ばねとで構成したたわみ連結部を装着した。
【０００７】
このフレキシブルカップリングによると、金属ばねカップリングなどと同等のねじり剛性を有して高精度の位置決めが可能であると共に、適度の減衰性を有して軸方向の変位や偏角及び偏心を許容でき、所望に応じて緩衝たわみ部材の捩りばね定数を任意に設定することも可能である。
【０００８】
従って、例えばサーボモータの回転軸を送りねじ機構のボールねじ軸その他の従動軸に連結して回転力を伝達する際などに使用すると、剛性に加えて適度の減衰性が付与されるので、サーボモータの速度制御系内での機械的振動による共振や発振を抑制し、制御を安定化させることができると共に、ループゲインを上げて応答性を高めることも可能になる。
【０００９】
前記フレキシブルカップリングにおける前記減衰アダプターは、各剛性リングの間を離間させると共に、一方の剛性リングから凸設した突起を他方の剛性リングに凹設した嵌合孔に遊嵌させ、この離間部分及び遊嵌部分を緩衝たわみ材で一体に接合した形態を採ることができる。
【００１０】
このフレキシブルカップリングによると、離間部分を接合する緩衝たわみ部材による各剛性リングの過度な捩れを、突起と嵌合孔との係合によって押さえることができると共に、遊嵌部分を接合する緩衝たわみ部材によって捩り方向の振動を吸収することができる。
【００１１】
また、緩衝たわみ部材の材質を変更したり、離間部分及び遊嵌部分の厚みを増減させたり、突起と嵌合孔との係合による部分を増減させると、捩りばね定数を可変できるので、所望に応じて捩り剛性と減衰性とのバランスを取ることができると共に、予め減衰性の異なる何種類かの減衰アダプターを用意しておき、用途に応じて交換して使用することも可能である。
【００１２】
前記フレキシブルカップリングにおける前記緩衝たわみ部材は、各剛性リングの間を加硫接着した緩衝ゴム材であり、前記離間部分を接合する円盤状部分から前記遊嵌部分を接合する円筒状部分を突設させた形態を採ることができるが、この場合には各剛性リングをインサート部品として容易にインサート成形を行うことが可能である。
【００１３】
前記フレキシブルカップリングでは、第１又は第２の連結部の何れか一方と減衰アダプターとの間に金属ばねを介在させた形態や、減衰アダプターの両側に金属ばねを介在させた形態を採ることが可能であり、この金属ばねに板ばねを使用して、前記第１又は第２の連結部と前記減衰アダプターの剛性リングに対して交互にねじ締結する形態を採ることも可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に付いて好適な実施形態を示す添付図面に基づき詳細に説明するが、図１は本発明を適用したフレキシブルカップリングの斜視図を、図２は同分解斜視図を、図３は要部となる減衰アダプターの平面図を、図４は図３の各種断面図を、図５は緩衝たわみ部材の斜視図を、図６は減衰特性の比較図を、図６はヒステリシス曲線の比較図を、それぞれ示す。
【００１５】
フレキシブルカップリング１は、一方の回転軸を連結する第１の連結部２と、他方の回転軸を連結する第２の連結部３と、第１及び第２の連結部２，３の間を連結するたわみ連結部４を主要な構成要素とし、たわみ連結部４は剛性たわみ部材である金属ばね５と、緩衝たわみ部材を内蔵した減衰アダプター６とを直列状態に設けて構成される。
【００１６】
第１及び第２の連結部２，３は、回転軸を装着する軸孔７を軸心に設けると共に、回転軸を着脱する際に拡縮可能なようにスリット８を軸線方向に沿って設け、円周方向には円周溝９を設けた円筒状のクランプハブで形成され、取付け孔１０に装着した取付ねじ１１によるねじ締結で回転軸を固着する。
【００１７】
金属ばね５は、図示の実施形態では方形板状で軸心に開口部１２を設けた板ばねを使用しており、４隅にそれぞれ取付け孔１３を設けて、対角位置の２個所は表裏に添装したカラー１４を介して、連結ねじ１５（１５Ａ）で第１の連結部２に連結すると共に、残りの対角位置の２個所は表裏に添装したカラー１４を介して、連結ねじ１５（１５Ｂ）で減衰アダプター６に連結する。
【００１８】
減衰アダプター６は、表裏に配置された環状の剛性リング１６，１７と、剛性リング１６，１７の間に埋設状態で介在させた緩衝たわみ部材１８で一体形成され、この緩衝たわみ部材１８としては衝撃吸収能が高く防振性に優れた合成ゴム材や合成樹脂材の使用が可能であるが、ここでは緩衝ゴム材としてブチルゴムを用いて剛性リング１６，１７に加硫接着している。
【００１９】
剛性リング１６，１７は、剛性リング１６の円周上の対向位置２個所に突起１９を、剛性リング１７の円周上の対向位置２個所に突起２０を設けると共に、嵌合孔２１，２２を突起１９，２０との整合位置に設け、嵌合孔２１，２２に突起１９，２０を遊嵌させ、且つ剛性リング１６，１７が軸方向に離間した状態で配置させている。
【００２０】
緩衝たわみ部材１８は、突起１９，２０の外周と嵌合孔２１，２２の内周との間に形成された遊嵌部分及び、剛性リング１６，１７の離間部分にそれぞれブチルゴムが充填された状態で、剛性リング１６，１７を弾性的に一体に接合し、これによって減衰性を付与している。
【００２１】
剛性リング１６，１７には、第１及び第２の連結部２，３の軸孔７に整合する連通孔２３（２３Ａ，２３Ｂ）を軸心に設け、連結ねじ１５（１５Ａ）の頭部を収容する逃げ孔２４（２４Ａ，２４Ｂ）及び連結ねじ１５（１５Ｂ）のねじ孔２５が形成され、減衰アダプター６を第２の連結部３に連結する連結ねじ１５（１５Ｃ）の頭部を収容する逃げ孔２６と軸部を挿通する通孔２７が形成される。
【００２２】
第１及び第２の連結部２，３には、連結ねじ１５（１５Ａ）が螺合するねじ孔２８と、連結ねじ１５（１５Ｂ）の頭部を収容する逃げ孔２９が、第１の連結部２の対向する２個所にそれぞれ形成され、連結ねじ１５（１５Ｃ）が螺合するねじ孔３０が、第２の連結部３の対向する２個所に形成されている。
【００２３】
このフレキシブルカップリング１では、第１及び第２の連結部２，３との間を、金属ばね５による剛性たわみ部材と、ブチルゴムなどによる緩衝たわみ部材を内蔵した減衰アダプター６を介して連結したことによって、ねじり剛性（ねじり方向におけるばね定数）の低下を少なくした状態で減衰性を付与できる。
【００２４】
緩衝たわみ部材１８は、剛性リング１６，１７の離間部分を接合する円盤状部分１８ａの表裏に、突起１９，２０の外周と嵌合孔２１，２２の内周との遊嵌部分を接合する円筒状部分１８ｂ，１８ｃが突設され、円盤状部分１８ａには逃げ孔２４，２６に整合する通孔１８ｄを設けた形状となる。（図５）
【００２５】
この緩衝たわみ部材１８では、剛性リング１６，１７の過度な捩れを押さえるために、相互に遊嵌する突起１９，２０と嵌合孔２１，２２を設け、その遊嵌部分を円筒状部分１８ｂ，１８ｃで接合することて捩り方向の振動を吸収しており、剛性リング１６，１７のいずれかの一方に突起１９，２０を他方に嵌合孔２１，２２を設ける形態を採ることも可能である。
【００２６】
緩衝たわみ部材１８は、円盤状部分１８ａと円筒状部分１８ｂ，１８ｃのいずれか一方又は双方の厚さを厚くしたり、緩衝たわみ部材１８の材質をより柔軟性のものにしたり、円盤状部分１８ａと円筒状部分１８ｂ，１８ｃの数を減らしたり、径を小さくすることなどによってばね定数が減少するので、所望に応じて捩り剛性と減衰性とのバランスを取ることができる。
【００２７】
従来の板ばねカップリングと本発明を適用したカップリングとを比較すると、例えば減衰特性に於ては、図６（ａ）で示す従来形に比べて図６（ｂ）で示す本発明を適用したものでは顕著なダンパー効果を発揮することが明らかである。
【００２８】
一方、ねじり剛性の点では図７で示すヒステリシス曲線のように、図７（ａ）の従来形に比べて図７（ｂ）の本発明を適用したものは僅かの低下にとどまり、このデータに基づく発明者らの試算では１０％程度であって、高精度な位置決めが可能であり、例えば半導体製造装置におけるマウンターやボンダーなどのサーボ系に適用すると効果的である。
【００２９】
なお、第１及び第２の連結部２，３と、減衰アダプター６の剛性リング１６，１７は、アルミ合金やスチールなどの剛性を有する金属材の使用が望ましいが、所望の剛性とねじり方向のばね定数が得られるならば、硬質の合成樹脂材でも良く、板ばねの代わりに重ね板ばねやベローズなどを金属ばね材として用いる形態も可能である。
【００３０】
また、図示の実施形態では第１の連結部２と減衰アダプター６の間に金属ばね５を介在させているが、第２の連結部３と減衰アダプター６との間に金属ばね５を介在させた形態や、減衰アダプター６の両側に金属ばね５を介在させた形態を採ることも可能であり、後者の場合には例えば特開平８−２２６４５５号公報に開示された板ばねカップリングに対し、中間のスペーサに代えて減衰アダプター６を装着させた形態である。
【００３１】
すなわち、第１の連結部２に連結した第１の金属ばね６に一方の剛性リング１６を連結すると共に、第２の連結部３に連結した第２の金属ばね６に他方の剛性リング１７を連結した構成であり、これによって偏心も許容できると共に、減衰アダプター６によるダンパー効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したフレキシブルカップリングを斜視図で示す。
【図２】本発明を適用したフレキシブルカップリングを分解斜視図で示す。
【図３】要部となる減衰アダプターを平面図で示す。
【図４】図３の矢印方向に沿った各種断面図を示す。
【図５】緩衝たわみ部材の斜視図を示す。
【図６】減衰特性の比較図であり、（ａ）は従来形の板ばねカップリングの場合を、（ｂ）は本発明を適用したカップリングの場合を、それぞれ示す。
【図７】ねじり剛性のヒステリシス曲線の比較図であり、（ａ）は従来形の板ばねカップリングの場合を、（ｂ）は本発明を適用したカップリングの場合を、それぞれ示す。
【符号の説明】
１  フレキシブルカップリング
２  第１の連結部（クランプハブ）
３  第２の連結部（クランプハブ）
４  たわみ連結部
５  金属ばね（剛性たわみ部材）
６  減衰アダプター
７  軸孔
８  スリット
９  円周溝
１０  取付け孔
１１  取付ねじ
１２  開口部
１３  取付け孔
１４  カラー
１５  連結ねじ
１６，１７  剛性リング
１８  緩衝たわみ部材（ブチルゴム）
１９，２０  突起
２１，２２  嵌合孔
２３  連通孔
２４，２６，２９  逃げ孔
２５，２８，３０  ねじ孔
２７  通孔
【図１】
0004480920.tif 000002
【図２】
0004480920.tif 000003
【図３】
0004480920.tif 000004
【図４】
0004480920.tif 000005
【図５】
0004480920.tif 000006
【図６】
0004480920.tif 000007
【図７】
0004480920.tif 000008