(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラチェットギヤと、
外部からの操作力によってラチェットギヤの回転軸と直交方向に往復運動を行なう作動部材と、
ラチェットギヤの回転軸を間にしてその両側部に係合し、上記作動部材と共に往復運動する第１と第２のラチェット爪とを備え、
上記作動部材の往動に伴って第１のラチェット爪がラチェットギヤに噛み合ってラチェットギヤを第１の方向に所定角度回転させるとともに、第２のラチェット爪がラチェットギヤの周面を摺動し、
上記作動部材の復動に伴って第２のラチェット爪がラチェットギヤに噛み合ってラチェットギヤを第１の方向に所定角度回転させるとともに、第１のラチェット爪がラチェットギヤの周面を摺動するように構成され、
上記ラチェットギヤと同軸上に第１，第２の取付部材が回転可能に設けられ、
上記第１と第２のラチェット爪は、それぞれ第１，第２の取付部材にラチェットギヤとの噛合方向に付勢された状態で取り付けられ、
上記作動部材の往復動作に伴って、第１，第２の取付部材を互いに逆方向に回転させる連動手段が設けられていることを特徴とする、ラチェット機構を用いた間欠駆動装置。
【請求項２】
上記連動手段は、上記作動部材にその移動方向とほぼ直交方向に形成された２個の長孔と、上記第１，第２の取付部材にそれぞれ突設され、上記長孔と摺動自在に係合するピンとで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のラチェット機構を用いた間欠駆動装置。
【請求項３】
上記作動部材はラチェットギヤの回転軸線と直交方向に直線移動可能に設けられ、
上記第１と第２のラチェット爪はラチェットギヤの回転軸線を間にしてその両側部に係合することを特徴とする請求項１又は２に記載のラチェット機構を用いた間欠駆動装置。
【請求項４】
上記作動部材はラチェットギヤの回転軸線と平行で非同軸上の軸部を支点として揺動可能に設けられ、
上記第１のラチェット爪はラチェットギヤの上記軸部から近い位置に係合し、第２のラチェット爪はラチェットギヤの上記軸部から遠い位置に係合することを特徴とする請求項１又は２に記載のラチェット機構を用いた間欠駆動装置。
【請求項５】
上記作動部材と同一軸部を支点として揺動可能に設けられ、外部からの操作力を受ける操作部材と、
上記操作部材と作動部材とを連結する第１のスプリングと、
操作部材を外部からの操作力と相反方向に付勢する第２のスプリングと、
作動部材の往動方向の揺動を規制する第１のストッパと、
作動部材または操作部材に設けられ、両者の回転角度を規制し、第１のスプリングを所定の張力がかかった状態で保持する第２のストッパと、が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のラチェット機構を用いた間欠駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラチェット機構を用いた間欠駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、間欠駆動装置としてラチェット機構が用いられている。このラチェット機構は、リンクなどの作動部材に設けられた送り爪をラチェットギヤに噛み合わせるとともに、ラチェットギヤに別の固定部位に設けられた押え爪を係合させ、作動部材を往復運動させることにより、送り爪でラチェットギヤを間欠回転させるとともに、押え爪でラチェットギヤの逆転を防止するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようにラチェット機構は、作動部材を往復運動させてラチェットギヤを一定角度ずつ間欠回転させるものであるが、ラチェットギヤが回転するのは、送り爪が前進する時だけであり、後退する時にはラチェットギヤは停止している。つまり、作動部材の一方向への動きしかラチェットギヤの回転に変換されず、変換効率が悪く停止時間も長い。そのため、ラチェット機構は高速運動伝達には適さないという欠点があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、作動部材の往復運動を効率よく間欠回転運動に変換でき、高速運動伝達に適したラチェット機構を用いた間欠駆動装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ラチェットギヤと、外部からの操作力によってラチェットギヤの回転軸と直交方向に往復運動を行なう作動部材と、ラチェットギヤの回転軸を間にしてその両側部に係合し、上記作動部材と共に往復運動する第１と第２のラチェット爪とを備え、上記作動部材の往動に伴って第１のラチェット爪がラチェットギヤに噛み合ってラチェットギヤを第１の方向に所定角度回転させるとともに、第２のラチェット爪がラチェットギヤの周面を摺動し、上記作動部材の復動に伴って第２のラチェット爪がラチェットギヤに噛み合ってラチェットギヤを第１の方向に所定角度回転させるとともに、第１のラチェット爪がラチェットギヤの周面を摺動するように構成され、上記ラチェットギヤと同軸上に第１，第２の取付部材が回転可能に設けられ、上記第１と第２のラチェット爪は、それぞれ第１，第２の取付部材にラチェットギヤとの噛合方向に付勢された状態で取り付けられ、上記作動部材の往復動作に伴って、第１，第２の取付部材を互いに逆方向に回転させる連動手段が設けられていることを特徴とする、ラチェット機構を用いた間欠駆動装置を提供する。
【０００６】
まず、作動部材が外部からの操作力によって所定の方向へ往動すると、第１，第２のラチェット爪も一体的に移動し、第１のラチェット爪がラチェットギヤに噛み合って第１の方向へ所定角度だけ回転させる。この時、第２のラチェット爪はラチェットギヤの周面を送り方向と逆方向に摺動し、ラチェットギヤの送り回転を許容する。次に、作動部材が逆方向へ復動すると、第２のラチェットがラチェットギヤに噛み合って第１の方向へ所定角度だけ回転させる。この時、第１のラチェット爪はラチェットギヤの周面を送り方向と逆方向に摺動し、ラチェットギヤの送り回転を許容する。このように、作動部材の往動時と復動時とで共にラチェットギヤを同一方向へ回転させるので、作動部材に無駄な動きがなく、ラチェットギヤを高速回転させることが可能となる。
そして、少なくとも一方のラチェット爪がラチェットギヤに常に噛み合っているので、ラチェットギヤの逆転を防止する押え爪を別途設けなくても、ラチェットギヤの逆転を確実に防止できる。
【０００７】
上記のように第１と第２のラチェット爪は、ラチェットギヤと交互に噛み合ってラチェットギヤを間欠回転させるものであるが、作動部材はラチェットギヤの回転軸と直交方向に移動するので、作動部材の位置によってはラチェット爪に無理な力がかかり、ラチェットギヤが円滑に回転できない場合がある。そこで、本発明では、ラチェットギヤと同軸上に第１，第２の取付部材を回転可能に設け、第１，第２のラチェット爪をそれぞれ第１，第２の取付部材にラチェットギヤとの噛合方向に付勢された状態で取り付け、作動部材の往復動作に伴って、第１と第２の取付部材を互いに逆方向に回転させる連動手段を設けている。いずれかのラチェット爪に無理な力がかかると、ラチェット爪がラチェットギヤの法線方向へ退避しようとし、これに追随して取付部材がラチェットギヤと同軸上で回転する。そのため、第１，第２のラチェット爪に無理な力がかかるのを防止でき、ラチェットギヤが円滑に回転できる。
連動手段としては、請求項２のように、作動部材にその移動方向とほぼ直交方向に形成された２個の長孔と、第１，第２の取付部材にそれぞれ突設され、長孔と摺動自在に係合するピンとで構成するのが簡単である。
【０００８】
作動部材は直線往復運動を行なってもよいし、揺動往復運動を行なってもよい。すなわち、請求項３では、作動部材がラチェットギヤの回転軸線と直交方向に直線移動可能に設けられ、第１と第２のラチェット爪はラチェットギヤの回転軸線を間にしてその両側部に係合するようにしたものである。この場合には、第１のラチェット爪によって回転するラチェットギヤの回転角と、第２のラチェット爪によって回転するラチェットギヤの回転角とをほぼ等しくすることができる。
【０００９】
一方、請求項４では、作動部材がラチェットギヤの回転軸線と平行で非同軸上の軸部を支点として揺動可能に設けられ、第１のラチェット爪はラチェットギヤの上記軸部から近い位置に係合し、第２のラチェット爪はラチェットギヤの上記軸部から遠い位置に係合するようにしたものである。この場合には、軸部から近い位置に設けられた第１のラチェット爪によって回転するラチェットギヤの回転角は、軸部から遠い位置に設けられた第２のラチェット爪によって回転するラチェットギヤの回転角より小さい。そのため、ラチェットギヤは、小回転と大回転とを交互に繰り返しながら間欠回転する。
【００１０】
作動部材に外部からの操作力を直接加える場合には、外部からの操作力あるいは操作ストロークが大き過ぎると、作動部材ひいてはラチェットギヤに無理な荷重が作用したり、作動部材の揺動ストロークを正確に設定できない場合が生じる。そこで、請求項５では、作動部材と同一軸部を支点として揺動可能に設けられ、外部からの操作力を受ける操作部材と、操作部材と作動部材とを連結する第１のスプリングと、操作部材を外部からの操作力と相反方向に付勢する第２のスプリングと、作動部材の往動方向の揺動を規制する第１のストッパと、作動部材または操作部材に設けられ、両者の回転角度を規制し、第１のスプリングを所定の張力がかかった状態で保持する第２のストッパと、を設けたものである。すなわち、外部からの操作力を作動部材に直接加えるのではなく、操作部材からスプリングを介して作動部材に間接的に加えることで、作動部材およびラチェットギヤに無理な荷重が作用するのを防止し、かつ作動部材の揺動ストロークを正確に規定したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明にかかる間欠駆動装置の第１実施例を示す。この実施例は、作動部材１を直線往復運動させる例である。
作動部材１は略逆Ｕ字形の板状部材で構成されており、図示しないガイド手段によって上下方向に移動自在にガイドされている。作動部材１には下方に延びる２本のアーム部２，３が一体に設けられ、これらアーム部２，３の先端部には、横方向に延びる長孔２ａ，３ａが形成されている。作動部材１はスプリング４によって上方へ付勢され、その上限位置がストッパ５ａによって規定されている。作動部材１の上端面には下向きの操作力が所定のタイミングで間欠的に加えられるようになっており、これによって作動部材１は下方へ移動し、その下限位置がストッパ５ｂによって規定されている。
【００１２】
作動部材１の下方には水平な回転軸６が設けられ、この回転軸６にラチェットギヤ７が一体回転可能に取り付けられている。ラチェットギヤ７の周囲には右回り方向に向かって漸次内径側へ傾斜した複数（ここでは６個）の歯部７ａが形成されており、ラチェットギヤ７は後述するラチェット爪によって図１の右回り方向にのみ間欠回転する。ラチェットギヤ７の内径部には表裏方向に突出する円筒状のボス部７ｂが一体に設けられている。
【００１３】
ラチェットギヤ７の表側のボス部７ｂの外周にはラチェット爪取付用プレート（取付部材）８が、裏側のボス部７ｂの外周にもラチェット爪取付用プレート  （取付部材）９がそれぞれ嵌合されており、これらプレート８，９はラチェットギヤ７と同軸上で相対回転自在に支持されている。各プレート８，９の先端部には、それぞれピン１０，１１を介してラチェット爪１２，１３が右回り方向（ラチェットギヤ７との噛合方向）へ付勢された状態で取り付けられている。具体的には、各ピン１０，１１には捩じりバネなどが介装され、ラチェット爪１２，１３を右回り方向へ付勢している。上記ラチェット爪１２，１３は、ラチェットギヤ７に対し回転軸６を間にして左右両側部に係合している。上記ピン１０，１１はプレート８，９の裏側方向へ突出しており、その先端部が作動部材１の長孔２ａ，３ａに係合している。すなわち、ピン１０，１１は本発明の連動手段の一部と、ラチェット爪１２，１３の支軸とを兼ねている。なお、長孔２ａ，３ａに係合させるために、ラチェット爪１２，１３の支軸１０，１１とは別のピンを設けてもよい。
【００１４】
上記構成よりなる間欠駆動装置の作動を図４にしたがって説明する。
初期状態では、図４の（ａ）のように、作動部材１はスプリング４によって上方へ押し上げられた状態にあり、２個のラチェット爪１２，１３はラチェットギヤ７の１８０度対称位置にある歯部７ａに噛み合っている。
【００１５】
次に、作動部材１を外部からの操作力によって下方へ押し下げる（往動させる）と、長孔２ａ，２ｂに係合するピン１０，１１も下方へ押されるので、図４の（ｂ）のようにプレート８は右回り方向に、プレート９は左回り方向にそれぞれ回転し、それに伴ってラチェット爪１２，１３は下方へ移動する。そのため、右側のラチェット爪１２がラチェットギヤ７と噛み合ってラチェットギヤ７を右回り方向へ回転させると同時に、左側のラチェット爪１３はラチェットギヤ７の周面を左回り方向に摺動し、ラチェットギヤ７の回転を許容する。
【００１６】
図４の（ｃ）は作動部材１が下限位置まで降下した状態を示す。この状態で、ラチェットギヤ７の回転は停止する。そして、左側のラチェット爪１３はラチェットギヤ７の次の歯部７ａに噛み合う。
【００１７】
次に、作動部材１への操作力を解除すると、図４の（ｄ）のようにスプリング４によって上昇（復動）しようとする。この時、左側のラチェット爪１３がラチェットギヤ７と噛み合ってラチェットギヤ７を右回り方向へ回転させると同時に、右側のラチェット爪１２はラチェットギヤ７の周面を左回り方向に摺動し、ラチェットギヤ７の回転を許容する。そして、作動部材１が上限位置まで復帰した時、ラチェットギヤ７の回転は停止し、図４の（ａ）の状態となる。
【００１８】
上記のように、作動部材１の下降（往動）時と上昇（復動）時とで共にラチェットギヤ７を同一方向へ回転させるので、作動部材１に無駄な動きがなく、ラチェットギヤ７を高速回転させることが可能となる。そして、少なくとも一方のラチェット爪１２，１３がラチェットギヤ７に常に噛み合っているので、ラチェットギヤ７の逆転を防止する押え爪を別途設けなくても、ラチェットギヤ７の逆転を確実に防止できる。
【００１９】
上記実施例の場合、２個のラチェット爪１２，１３を作動させる作動部材１が直線移動するので、作動部材１が下降した時と上昇した時とでラチェットギヤ７の回転角はほぼ等しくなる。そのため、ラチェットギヤ７を図示しない駆動軸と連結すれば、駆動軸を一定角度ずつ高速で間欠回転させることができる。
【００２０】
上記実施例では、作動部材１を一方へ付勢するスプリング４を設け、作動部材１にスプリング４と対向方向の操作力を加えることで作動部材１を往復移動させる場合を示したが、これに限るものではない。
図５は第２実施例を示し、作動部材１に上下に平面を有する開口穴１４を設けるとともに、この開口穴１４の２平面に接触するカム１５を設け、カム１５を連続回転させることで、作動部材１を上下方向に往復運動させるようにしたものである。この場合には、スプリング４やストッパ５ａ，５ｂを省略できる。
【００２１】
図６，図７は本発明の第３実施例を示す。この実施例は、作動部材２０を揺動往復運動させる例である。
作動部材であるリンク２０は、その上端部が軸部２１に揺動自在に取り付けられている。リンク２０の中間部と下端部には、長手方向に延びる長孔２０ａ，２０ｂが形成されている。上記軸部２１には操作部材であるレバー２２も揺動自在に取り付けられており、レバー２２の自由端部２２ａには下向きの操作力が所定のタイミングで間欠的に加えられるようになっている。レバー２２とリンク２０との間には引張バネよりなる第１スプリング２３が介装されている。
【００２２】
レバー２２は引張バネよりなる第２スプリング２４によって図６の右回り方向に付勢されており、レバー２２の初期位置は固定部に設けられた第３ストッパ２５によって規定されている。
【００２３】
リンク２０の表面には第２ストッパ２６が突設され、この第２ストッパ２６はレバー２２の切欠部２２ｂに当接可能となっている。これにより第１スプリング２３を所定の張力がかかった状態で保持し、リンク２０をレバー２２に追随して揺動させるようになっている。なお、リンク２０の左回り方向の揺動終端位置を規制する第１ストッパ２７が固定部に設けられている。このストッパ２７は位置調整できるようにするのが望ましい。
【００２４】
上記軸部２１の下方には、軸部２１と平行でかつ非同軸上に水平な回転軸３０が設けられ、この回転軸３０にラチェットギヤ３１が一体回転可能に取り付けられている。ラチェットギヤ３１の周囲には右回り方向に向かって漸次内径側へ傾斜した複数（ここでは６個）の歯部３１ａが形成されており、ラチェットギヤ３１は後述するラチェット爪によって図６の右回り方向にのみ間欠回転する。ラチェットギヤ３１の内径部には表裏方向に突出する円筒状のボス部３１ｂ（図７参照）が一体に設けられている。
【００２５】
ラチェットギヤ３１のボス部３１ｂの外周には、２枚のラチェット爪取付用プレート（取付部材）３２，３３が嵌合されており、これらプレート３２，３３はラチェットギヤ３１と同軸上で相対回転自在に支持されている。各プレート３２，３３の先端部には、それぞれピン３４，３５を介してラチェット爪３６，３７が右回り方向（ラチェットギヤ３１との噛合方向）へ付勢された状態で取り付けられている。上記ラチェット爪３６，３７は、ラチェットギヤ３１に対し回転軸３０を間にして上下両側部に係合している。上側のピン３４はリンク２０の中央部の長孔２０ａに係合している。また、プレート３３には、ピン３５とは異なる位置に別のピン３８が固定されており、このピン３８がリンク２０の下端部の長孔２０ｂに係合している。
【００２６】
ここで、上記第３実施例の動作を図８にしたがって説明する。
初期状態では、図８の（ａ）のように、レバー２２はスプリング２４によって上方へ引き上げられてストッパ２５に当接した位置にあり、リンク２０は切欠部２２ｂとストッパ２６との係合によって右回り方向へ揺動した位置にある。そして、２個のラチェット爪３６，３７はラチェットギヤ３１の１８０度対称位置の歯部３１ａに噛み合った状態にある。
【００２７】
次に、レバー２２の自由端部２２ａを外部からの操作力によって下方へ押し下げると、図８の（ｂ）のようにレバー２２は左回り方向へ揺動を開始し、スプリング２３とストッパ２６との作用によって、リンク２０も同期して左回り方向へ揺動（往動）する。リンク２０の長孔２０ａ，２０ｂに係合するピン３４，３８は右方向へ移動するので、プレート３２は右回り方向へ、プレート３３は左回り方向へそれぞれ回転する。そのため、プレート３２に設けられた上側のラチェット爪３６がラチェットギヤ３１に噛み合ってラチェットギヤ３１を右回り方向へ回転させると同時に、プレート３３に設けられた下側のラチェット爪３７はラチェットギヤ３１の周面を左回り方向へ摺動し、ラチェットギヤ３１の回転を許容する。
【００２８】
図８の（ｃ）はレバー２２を下限位置まで押し下げた状態を示す。この状態で、リンク２０の先端部がストッパ２７に当接して停止し、ラチェットギヤ３１の回転も停止する。そして、下側のラチェット爪３７はラチェットギヤ３１の次の歯部３１ａに噛み合う。なお、レバー２２の揺動角度がリンク２０の揺動角度より大きくても、レバー２２とリンク２０との間にはスプリング２３が介装されているので、リンク２０がストッパ２７に当たって停止した後はレバー２２のみが揺動し、リンク２０の終端位置を正確に規定できるようになっている。
【００２９】
次に、レバー２２への操作力を解除すると、図８の（ｄ）のようにスプリング２４によってレバー２２は右回り方向へ揺動し、ストッパ２６と切欠部２２ｂとの当接により、リンク２０もレバー２２に追随して右回り方向へ揺動（復動）する。この時、下側のラチェット爪３７がラチェットギヤ３１と噛み合ってラチェットギヤ３１を右回り方向へ回転させると同時に、上側のラチェット爪３６はラチェットギヤ３１の周面を左回り方向へ摺動し、ラチェットギヤ３１の回転を許容する。そして、レバー２２がストッパ２５に当たって停止した時、リンク２０の揺動も停止し、図８の（ａ）のように２個のラチェット爪３６，３７がラチェットギヤ３１の１８０度対称位置の歯部３１ａに噛み合った状態で停止する。
【００３０】
この実施例の場合も、レバー２２の下降時と上昇時、つまりリンク２０の左回り方向の揺動（往動）時と右回り方向の揺動（復動）時とで共にラチェットギヤ３１を回転させるので、ラチェットギヤ３１を高速回転させることが可能となる。そして、少なくとも一方のラチェット爪３６，３７がラチェットギヤ３１に常に噛み合っているので、ラチェットギヤ３１の逆転を防止する押え爪を別途設ける必要がない。
【００３１】
上記実施例の場合、２個のラチェット爪３６，３７がリンク２０の揺動軸２１の近い位置と遠い位置とに配置されているので、リンク２０の揺動に伴うラチェット爪３６，３７の移動量が異なり、そのためリンク２０の左回り方向の揺動（往動）時と右回り方向の揺動（復動）時とでラチェットギヤ３１の回転角が異なる。すなわち、ラチェットギヤ３１の往動時の回転角θ1 は、復動時の回転角θ2 より小さい。なお、リンク２０の揺動軸２１とラチェットギヤ３１の回転中心３０との距離を変更することで、ラチェットギヤ３１の往動時の回転角と復動時の回転角を任意に設定できる。
【００３２】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。
第３実施例において、レバー２２を介してリンク２０を揺動させるようにしたが、リンク２０とレバー２２とを結合することで、一体に揺動させてもよい。
また、リンク２０を揺動させるために、図５に示されるようなカム１５を用いてもよい。
作動部材の作動方向とラチェットギヤの回転方向との関係は、実施例に限定されるものではなく、自由に変更できる。すなわち、図１では作動部材１が下方へ移動する時にラチェットギヤ７が右回り方向へ回転するようにしたが、これと逆に作動部材１が下方へ移動する時にラチェットギヤ７が左回り方向へ回転するようにしてもよい。同様に、図６ではリンク２０が左回り方向に揺動した時、ラチェットギヤ３１が右回り方向へ回転するようにしたが、ラチェットギヤ３１の歯の向きとラチェット爪３６，３７の向きを逆にすることで、リンク２０が左回り方向に揺動した時、ラチェットギヤ３１が左回り方向へ回転するようにしてもよい。
本発明の間欠駆動装置は、例えば部品搬送装置など、広い用途に使用できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の間欠駆動装置によれば、作動部材の往動と復動の両方向の動きを利用してラチェットギヤを間欠回転させるようにしたので、変換効率が高く、ラチェットギヤの停止期間も短く、ラチェットギヤを高速で間欠回転させることが可能となる。そのため、従来では適さないとされていた高速運動伝達にラチェット機構を適用できるという優れた作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる間欠駆動装置の第１実施例の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示された間欠搬送装置の分解斜視図である。
【図４】図１に示された間欠搬送装置の動作説明図である。
【図５】本発明にかかる間欠駆動装置の第２実施例の正面図である。
【図６】本発明にかかる間欠駆動装置の第３実施例の正面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】図６に示された間欠搬送装置の動作説明図である。
【符号の説明】
１            作動部材
２ａ，３ａ    長孔
７            ラチェットギヤ
８，９        プレート（取付部材）
１０，１１    ピン
１２，１３    ラチェット爪
【図１】
0004300623.tif 000002
【図２】
0004300623.tif 000003
【図３】
0004300623.tif 000004
【図４】
0004300623.tif 000005
【図５】
0004300623.tif 000006
【図６】
0004300623.tif 000007
【図７】
0004300623.tif 000008
【図８】
0004300623.tif 000009