(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦ローラとして、入力要素として機能する太陽ローラ、出力要素または固定要素として機能するキャリアに保持されると共に前記太陽ローラの外周に転接する遊星ローラ、及び該遊星ローラと太陽ローラに締め力を与え、且つ、前記遊星ローラが自身の内周に転接し、前記キャリアが出力要素のときは固定要素として機能し、前記キャリアが固定要素のときは出力要素として機能するリングローラ、を有する単純遊星ローラ機構と、
前記太陽ローラに連結されて該太陽ローラの回転を制動する制動機構と、
を備える摩擦伝動装置の製造方法であって、
前記キャリア及び前記リングローラを固定した状態で前記太陽ローラに試験トルクを徐々に増大させて入力し、前記摩擦ローラのいずれかに最初に滑り回転が生じた際の前記試験トルクを測定してそれを臨界試験トルクとした場合に、
該臨界試験トルクが前記制動機構によって取り出し得る静止摩擦トルクの１．４〜１０．０倍の範囲に納まるように、前記リングローラの締め力を設定する
ことを特徴とする摩擦伝動装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦力によって回転動力の伝達を行う単純遊星ローラ機構と、制動機構とを備える摩擦伝動装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、単純遊星ローラ機構を備えた摩擦伝動装置が広く知られている。
【０００３】
図４には、従来のこの種の摩擦伝動装置の例を模式的に示している。この摩擦伝動装置１は、摩擦ローラとして、太陽ローラ２と、太陽ローラ２の外周に転接する遊星ローラ６と、この遊星ローラ６が自身の内周に転接すると共に自身の回転が規制されたリングローラ８と、を単純遊星ローラ機構１０として外部ケーシング９（全体の図示は省略する）の内部に備えている。又、支持ピンが遊星ローラ６に挿入されることでキャリア４がこの単純遊星ローラ機構１０に連結されている。
【０００４】
この摩擦伝動装置１は、太陽ローラ２又はキャリア４を入・出力要素とし、リングローラ８を固定要素としたものであり、太陽ローラ２を入力要素とした場合には減速機能を、太陽ローラ２を出力要素とした場合には増速機能を有することになる。なお、リングローラ８は外部ケーシング９側に固定されている。
【０００５】
この摩擦伝動装置１は、各摩擦ローラ間の接触面に生ずる摩擦力を利用して動力伝達を行うものであり、歯車等による伝達構造に比べて静粛運転が可能である。
【０００６】
摩擦伝動装置１によって所定の伝達トルクを確保するためには、摩擦ローラ間に十分な摩擦力を発生させなければならない。これは、リングローラ８の内径を、遊星ローラ６の直径の２倍と太陽ローラ２の直径との和より小さくして、締め代を付与することによりなされる。締め代が大きい場合は、摩擦ローラ間の「押し圧」が大きくなり、その摩擦力によって伝達可能トルク（最大伝達トルク：伝達能力）を大きくすることができ、締め代が小さい場合は、反対に小さな伝達能力となる。一方、同じ大きさで伝達可能トルクが大きい（締め代が大きい）場合は、接触面圧が大きく、各摩擦ローラの回転抵抗がより大きいことを意味し、摩擦伝動装置１の伝達効率が低下すると共に、転動疲労による耐久性の低下が問題となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、動力を伝達する装置には、その回転を停止させたり、あるいは停止状態を維持させるために制動機構を付設したいという要求がしばしば発生し、現に多くの動力伝達装置には制動機構が付設されている。
【０００８】
しかしながら、（発明者の調査した範囲では）上述したような摩擦伝動装置に制動機構を組み合わせた製品は実際には製造されていないというのが実情である。これは、単純遊星ローラ機構と制動機構との最適な組合せに関してこれまで確立された理論体系がなく、単に経験等に基づいて設計しようとしていたということが主な原因と解される。つまり、所定の静止摩擦トルクを発生し得る制動機構の採用を決定した場合に、この静止摩擦トルクに対して単純遊星ローラ機構をどのように設計・製造すればよいかについては、全く不明と言ってよい状況であった。
【０００９】
より具体的に説明すると、単純遊星ローラ機構を備えた摩擦伝動装置は、各摩擦ローラの接触面間に生ずる摩擦力を介して動力を伝達するものであるため、大きな回転負荷がかかったような場合には、接触面に「滑り」が生じる。一方で、一般的に用いられる制動機構も又、ブレーキ輪とブレーキ片との間の摩擦によって運動エネルギを熱エネルギに変えるものであり、つまり、ブレーキ輪とブレーキ片との「滑り」によって制動力を発生するものである。
【００１０】
従って、単純遊星ローラ機構及び制動機構は共に滑りを伴う可能性を有するため、その最適な組合せを見出すことが困難であり、結果として、制動機構の静止摩擦トルクに対して、経験等に基づく「勘」に頼って単純遊星ローラ機構を設計・製造し、完成した摩擦伝動装置を多くの使用態様を考慮して試運転することでその性能（伝達性能、制動性能）を確認しなければならない。これらの作業は非常に手間がかかるものであり、失敗作品を含めて摩擦伝動装置の製造コストが高くなることが予想され、更に、数多くの経験や勘によっても制動機構に対して最適な単純遊星ローラ機構の動力伝達特性を得ることが必ずしも保証されないという面も存在する。
【００１１】
例えば、制動機構の静止摩擦トルクに対して単純遊星ローラ機構の伝達能力が小さすぎると、この摩擦伝動装置に連結された相手機械（外部負荷）を確実に制動することができない。一方、このような問題を回避するため、安全を見込んで単純遊星ローラ機構を大きめに設計した場合には、単に単純遊星ローラ機構の能力が（必要能力に対して）過大となってコスト上昇が生じることになり、更には、この摩擦伝動装置における回転抵抗が大きくなることで、回転動力を効率良く伝達するという基本的な機能が失われてしまう。
【００１２】
従って、単に安全を見込んで単純遊星ローラ機構を大型にすればよいというものではないところに、この種の設計の難しさがあり、その結果現在もその確立された理論体系が存在しないと考えられる。
【００１３】
又、更に設計を複雑化している要因は、単純遊星ローラ機構の伝達能力の調整の困難性にある。この伝達能力はいわゆる締め代や各摩擦ローラ間の接触面積等に依存して決定されるが、ある設計に基づいて製造された単純遊星ローラ機構の実際の伝達能力は、製品によってかなりばらつくことが多く、これが結果として摩擦伝動装置における制動機構と単純遊星ローラ機構の能力面のバランスを更に悪化させていると考えられる。
【００１４】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、制動機構に対して最適な単純遊星ローラ機構を組合せ、コストパフォーマンスに優れた摩擦伝動装置を得ることが可能な製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、摩擦ローラとして、入力要素として機能する太陽ローラ、出力要素または固定要素として機能するキャリアに保持されると共に前記太陽ローラの外周に転接する遊星ローラ、及び該遊星ローラと太陽ローラに締め力を与え、且つ、前記遊星ローラが自身の内周に転接し、前記キャリアが出力要素のときは固定要素として機能し、前記キャリアが固定要素のときは出力要素として機能するリングローラ、を有する単純遊星ローラ機構と、前記太陽ローラに連結されて該太陽ローラの回転を制動する制動機構と、を備える摩擦伝動装置の製造方法であって、前記キャリア及び前記リングローラを固定した状態で前記太陽ローラに試験トルクを徐々に増大させて入力し、前記摩擦ローラのいずれかに最初に滑り回転が生じた際の前記試験トルクを測定してそれを臨界試験トルクとした場合に、該臨界試験トルクが前記制動機構によって取り出し得る静止摩擦トルクの１．４〜１０．０倍の範囲に納まるように、前記リングローラの締め力を設定することにより、上記目的を達成するものである。
【００１６】
本発明者は、摩擦伝動装置の製造方法にあたって「試験トルクの入力」という新たな概念を導入した。この試験トルクは実際の（現物の）単純遊星ローラ機構に直接入力されるものであり、その結果得られるデータは理論値ではないため、これを製造過程に導入すれば、製造ばらつきの影響をも克服して必ず最適なバランスの摩擦伝動装置を製造することができるようになる。
【００１７】
「試験トルクの入力」によるデータ収集は、以下のようにして行う。
【００１８】
まず、キャリア及びリングローラを固定した状態で太陽ローラに試験トルクを徐々に増大させて入力する。このようにすると、最初は摩擦ローラ間の摩擦力によって反力トルクが生じるため、各摩擦ローラは回転しない状態で試験トルクが増大していく。しかし、摩擦力によって発生する反力トルクに限界が生じると、摩擦ローラのいずれかに滑り回転が生じ、反力トルクは突然低下する。この反力トルクが突然低下したときにそれまで現にかけられていた試験トルクの値を測定し、これを臨界試験トルクと定義する。
【００１９】
この「臨界試験トルク」の検出態様は、実際に制動機構の静止摩擦トルクが摩擦伝動装置によって相手機械を制動している状況とは必ずしも一致しないが、発明者は多くの追試験の結果、この値に所定の掛率を乗じることにより、制動機構の静止摩擦トルクに対する有効な指標を提供できることを見出した。即ち、本発明者は、数多くの追試験の結果、臨界試験トルクが制動機構の静止摩擦トルクの１．４〜１０．０倍の範囲にあれば、汎用性の高いこの摩擦伝動装置において、あらゆる使用態様に十分適用ができ、且つ高効率な伝達性能及び制動性能を確保することが出来ることを知得した。
【００２０】
具体的には、上記製造手順を経て製造された摩擦伝動装置は、臨界試験トルクが結果として上記範囲内に納まっているため、制動機構の制動能力と単純遊星ローラ機構の伝達能力（この場合は保持能力とも考えられる）とのバランスがとれた摩擦伝動装置を得ることができる。例えば、制動機構の制動能力に対して単純遊星ローラ機構の伝達能力が相対的に小さすぎた結果、制動機構側で十分な制動トルクを発揮していながら単純遊星ローラ機構の伝達能力が低過ぎて滑りが生じてしまい、その制動トルクが確実に相手側機械に伝達されない状況や、逆に、制動機構に対して単純遊星ローラ機構の能力が必要以上に大きすぎて両者のバランスがとれず、単純遊星ローラ機構の伝達能力が高すぎで（回転抵抗が大きすぎて）、大きな（無駄な）エネルギ損失が生じたり、単純遊星ローラ機構の耐久性が必要以上に低下したりすることを防止することができる。
【００２１】
即ち、結果としてこの製造方法によれば、相手機械へ確実に動力が伝達される摩擦伝動装置が得られると共に、経験や勘に基づいて摩擦伝動装置を製造した後に、あらゆる状況を想定してその動力性能等を測定する場合と比較して、製造工程中に摩擦伝動装置の動力伝達性能及び制動性能を確定することができるので、製造・設計ミス等が防止され、製造コストの大幅な低減が図られる。
【００２２】
なお、上記の摩擦伝動装置の製造方法においては、制動機構の静止摩擦トルクに対して、臨界試験トルクが静止摩擦トルクの２．０〜５．０倍の範囲に納まるように設定することがより好ましい。
【００２３】
又、一般的に、上記の単純遊星ローラ機構の動力伝達態様としては、以下に示されるような固定・入力・出力の関係がある。
【００２４】
１）太陽ローラを入力要素とした場合、リングローラを固定要素、遊星ローラを保持するキャリアを出力要素とする場合と、リングローラを出力要素、遊星ローラを保持するキャリアを固定要素とする場合があり、
２）遊星ローラを保持するキャリアを入力要素とした場合は、リングローラを固定要素、太陽ローラを出力要素とする場合と、リングローラを出力要素、太陽ローラを固定要素とする場合があり、
３）リングローラ入力要素とした場合は、遊星ローラを保持するキャリアを固定要素、太陽ローラを出力要素とする場合と、遊星ローラを保持するキャリアを出力要素、太陽ローラを固定要素とする場合がある。
【００２５】
本発明の単純遊星ローラ機構は、上記の（１）の態様を採用するものであり、リングローラ又はキャリアのいずれを出力要素にしたとしても本発明を適用することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、本発明の実施形態の例について詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係る製造方法によって製造された摩擦伝動装置２０を示している。
【００２８】
この摩擦伝導装置２０は、摩擦ローラとして、太陽ローラ３０、キャリア３２に保持されると共に、太陽ローラ３０の外周に転接する遊星ローラ３４、及びこの遊星ローラ３４が自身の内周に転接すると共に自身の回転が規制されたリングローラ３６、を有する単純遊星ローラ機構２８と、前記太陽ローラ３０に連結されて太陽ローラ３０の回転を制動する制動機構２２と、を備える。
【００２９】
具体的には、単純遊星ローラ機構２８はケーシング３８の内部に収容されており、このケーシング３８の内周側に設けられたドーナツ状の突起３８Ａにボルト４０によってリングローラ３６が固定されている。
【００３０】
このケーシング３８は、中心軸線方向Ｌ両端側において径方向外側に広がるフランジ部３８Ｂ、３８Ｃを備えており、太陽ローラ３０側のフランジ部３８Ｂには制動機構２２のケーシング４２が一体的に連結されている。制動機構２２は、前記ケーシング４２に一体的に設けられるリング状の励磁コイル４４と、ケーシング４２に対して周方向に係合し軸方向に摺動自在のリング状のブレーキ片４６と、太陽ローラ３０と連結軸４８を介して連結され、この太陽ローラ３０と一体となって回転するブレーキ輪５０と、ブレーキ片４６を常時ブレーキ輪５０方向に付勢するコイルばね５２と、を備える。
【００３１】
励磁コイル４４が非励磁状態の場合は、コイルばね５２によってブレーキ片４６がブレーキ輪５０に押し付けられて制動状態となり、励磁コイル４４が励磁状態の場合は、コイルばね５２の付勢力に抗してこの励磁コイル４４にブレーキ片４６が吸い寄せられ、ブレーキ片４６がブレーキ輪５０から離隔することで非制動状態になる。
【００３２】
従って、この摩擦伝動装置２０は、モータ等に連結されてその外部回転動力を太陽ローラ３０に伝達し、それを所定の減速比でもってキャリア３２側から出力する構造である。
【００３３】
次に、この摩擦伝動装置２０の製造方法について説明する。
【００３４】
まず、単純遊星ローラ機構２８のみを組み立てた状態で、図２に示されるように、単純遊星ローラ機構２８の臨界試験トルクを測定する。この測定は以下のようにして行われる。
【００３５】
太陽ローラ３０にトルク測定器６０を介してトルク発生器６２（回転動力を発生することができるもの）を連結する。一方、キャリア３２は固定部材６４に連結し、自身の回転が規制されるようにしている。又、リングローラ３６もケーシング３８を介して固定部材６４に固定されている。
【００３６】
この状態で、トルク発生器６２により太陽ローラ３０にトルクを徐々に増大させて入力する。この徐々に増大させていく入力トルクが本発明でいう「試験トルク」である。このようにすると、各摩擦ローラの接触面における摩擦力によって単純遊星ローラ機構２８側に反力トルクが発生し、トルク検出器６０によって検出される検出トルクも徐々に増大する。つまり、試験トルク、反力トルク、及び検出トルクは互いに一致する。しかし、摩擦力によって生じる反力トルクが限界に達すると、各摩擦ローラのいずれかに滑り回転が発生し、反力トルクが急激に低下するためトルク検出器６０によって検出される検出トルクも急激に低下する。トルク検出器６０によって得られた上記データ（図３参照）から、検出トルクが急激に低下した際（図３のＰに対応する）に、それまで現に加えていた試験トルクの値を「臨界試験トルク」と定義する。以上のようにして臨界試験トルクが測定される。
【００３７】
その後、この測定された臨界試験トルクが、制動機構２２の制動トルク１．４〜１０．０倍の範囲に納まるように、リングローラ３６の締め力を設定する。なお、より好ましくは２．０〜５．０倍の範囲に設定する。ベストは３．３倍程度である。
【００３８】
この「締め力」は、各種内径を備えたリングローラ３６から最適なものを選択したり、リングローラ３６の内周を研磨することで、締め代を調節することで行われるのが一般的だが、又、その他にも、各摩擦ローラの径（曲率）及び幅を調節して接触面積を変化させ、この接触面に作用する押し圧により接触面を弾性変形させて締め力を調節することもできる。なお、上記の締め力の調整手段は結局ローラ材料の弾性変形によるものであるため、材料自身のヤング率を変更（即ち、材料自体を変更）して「締め力」を設定しても構わない。
【００３９】
以上の様にして、リングローラ３６の締め力を変更して再度臨界試験トルクを測定し、この値が上記範囲内に納まるまで締め力の変更が繰り返されることになる。ここで、臨界試験トルクが大きすぎる場合には締め力を小さくする方向へ、反対に臨界試験トルクが小さすぎる場合には締め力を大きくする方向へ設定するが、いずれにしろ、この繰り返しにより必ず上記範囲内に納めることができる。
【００４０】
なお、実際に一旦締め力が決定し、且つ製造ばらつきがあっても上記範囲内に納まることが確認できれば、その後は同様の締め力を備えた単純遊星ローラ機構２８を大量生産すればよく、例えば複数個毎に確認的に臨界試験トルクを測定するだけでその伝達能力もほぼ一定に維持することができる。このように、製造ばらつきがあっても必ず上記範囲に納めることができることが確認された上での大量生産は、その１個１個について本発明に係る製造方法に従って（基づいて）製造されていることと同義である。
【００４１】
最終的に、上記の様にして製造された単純遊星ローラ機構２８と制動機構２２とを組合せることで、図１に示す摩擦伝動装置２０が完成する。
【００４２】
以上に示した摩擦伝動装置２０の製造方法によれば、制動能力が保証された摩擦伝動装置２０を大量生産することができ、製造コストが大幅に低減される。
【００４３】
又、この摩擦伝導装置２０によれば、制動機構２２の制動能力に対して単純遊星ローラ機構２８の伝達能力が最適に設定されているため、この制動機構２２を基準として、摩擦伝導装置２４に伝達される動力（例えば、回転駆動装置の容量、相手側機械の負荷）を設定すれば、単純遊星ローラ機構２８に生じる滑りを防止すると共に、コストの上昇や耐久性の低下を防止することができる。
【００４４】
つまり、単純遊星ローラ機構２８の伝達能力と制動機構の制動特性とが最もバランスのとれた状態で設定されているので、結局は、伝達効率及び制動能力の双方に優れた、コストパフォーマンスの高い摩擦伝導装置を得ることができる。
【００４５】
なお、本実施形態においては、単純遊星ローラ機構の太陽ローラに対して、制動機構が直接連結されている場合のみを示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、この間に電動機が介在している場合や、減速機を介して間接的に連結されている場合をも含むものである。このような場合の制動機構の静止摩擦トルクは太陽ローラ側に換算された値を用いれば良い。
【００４６】
【発明の効果】
本発明に係る摩擦伝動装置の製造方法によれば、伝達能力又は制動能力を確実に保証することができ、又、製造コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る製造方法によって製造された摩擦伝動装置を示す部分断面図
【図２】同摩擦伝動装置の臨界試験トルクを測定する状態を示す概念図
【図３】同測定状態における検出トルクのデータを示す模式図
【図４】一般的な摩擦伝動装置を示す概念図
【符号の説明】
２０…摩擦伝動装置
２２…制動機構
２８…単純遊星ローラ機構
３０…太陽ローラ
３２…キャリア
３４…遊星ローラ
３６…リングローラ
【図１】
0004278803.tif 000002
【図２】
0004278803.tif 000003
【図３】
0004278803.tif 000004
【図４】
0004278803.tif 000005