JP2001349335A - フレキシブル継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 慣性モーメントが小さく、且つ回転軸に高精
度に取り付けることができ、更に取り付け・取り外しが
容易なフレキシブル継手を提供する。 【解決手段】 ハブ２１ａ、２２ａの一端にフランジ２
１ｂ、２２ｂが形成された継手本体２１、２２と、対向
するフランジ間に介在されて両者を変位可能に接続する
撓み部材２３と、各ハブを回転軸と摩擦結合させる結合
手段とを備えたフレキシブル継手であって、継手本体
は、非鉄部材により形成され、ハブの外周面２１ｄがフ
ランジ側から他端側に縮径する円錐形状とされ、結合手
段は、ハブの外周面と対応して設けられたテーパ孔２４
ａを介してハブに外嵌され、フランジ方向への移動によ
りハブを縮径させて回転軸１５に摩擦結合させる締付部
材２４と、テーパ孔の外側に軸方向に設けられた孔２４
ｂを挿通し、先端のねじ部がフランジに設けられたネジ
孔２１ｉに螺合し、締め付けることで締付部材をフラン
ジ方向へ移動させる締め付けボルト４６から成る構成と
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、慣性モーメント及
び質量が小さく且つ短時間に高精度に取り付け、取り外
しができるコンパクト化されたフレキシブル継手に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、工作機械においてサーボモータ
の回転軸とテーブル用軸としてのボールネジ軸とは、軸
間の変位が或る程度許容できるフレキシブル継手により
連結されている。従来のフレキシブル継手として図６に
示すようなシュパンエレメント締結方式がある。このシ
ュパンエレメント締結方式のフレキシブル継手１は、対
向する一対の継手本体２、３の各ハブ２ａ、３ａの一端
に形成されたフランジ２ｂと３ｂとの間に撓み部材４を
介在されてボルト５とナット６とにより互いに変位可能
に接続され、ハブ２ａの軸孔２ｃと例えば、駆動用モー
タの回転軸（駆動軸）１５との間の環状空間、及びハブ
３ａの軸孔３ｃと回転軸（被駆動軸）１６との間の環状
空間に夫々シュパンエレメントと称される摩擦締結部材
８、９を挿入し、ハブ２ａ、３ａの端面に夫々キャップ
１１、１２を装着してボルト１３、１４で締め付け、端
面１１ａにより摩擦締結部材８を、端面１２ａにより摩
擦締結部材９を押し付ける。

【０００３】摩擦締結部材８は、断面楔状をなす環状の
鋼鉄製の摩擦リング８ａと８ｂとがテーパ面同士を当接
嵌合させて構成されており、キャップ１１の端面１１ａ
が押し付けられると、一方の摩擦リング８ａが拡径して
その外周面が軸孔２ｃの内周面に圧接し、同時に他方の
摩擦リング８ｂが縮径してその内周面が回転軸１５に圧
接することでハブ２ａと回転軸１５とを摩擦結合させ
る。同様にして摩擦結合部材９の摩擦リング９ａ、９ｂ
とによりハブ３ａと回転軸１６とが摩擦結合させる。こ
れにより、モータの回転軸１５と回転軸１６間の変位が
或る程度許容されて連結される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のシュパンエレメント締結方式のフレキシブル継手
は、鉄部材で構成されているために非常に重く、慣性モ
ーメントが大きい。一方、工作機械等においては、テー
ブルを高速移動させる必要があり、フレキシブル継手の
慣性モーメントが大きいと大型のモータが必要となり、
装置が大型化し、設備費も高価になる。

【０００５】更に、シュパンエレメント締結方式のフレ
キシブル継手は、摩擦リング８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂの
拡径又は縮径等の変形を容易にするために、これらの摩
擦リングは、その幅（Ｌ）が外径（Ｄ）に比して狭く
（Ｌ≪Ｄ）形成されている。このため、ハブ２ａ、３ａ
が回転軸１５、１６に対して傾き易く、同軸度の精度が
低下し、回転軸１５と１６とを高精度に接続することが
困難である。しかも、摩擦リングは、高価であり、かか
る摩擦リングを多数使用するためにフレキシブル継手の
コストが高くなると共に、部品点数が多くなる。また、
保守、点検等の際にフレキシブル継手が回転軸から取り
外し難い等の問題がある。

【０００６】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、慣性モーメントが小さく、且つ回転軸に高精度に取
り付けることができ、更に取り付け・取り外しが容易な
フレキシブル継手を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、接続すべき各回転軸の先端に嵌
合される各ハブの一端に夫々フランジが形成され、各フ
ランジが対向して配置された一対の継手本体と、前記対
向するフランジ間に介在されて両者を互いに変位可能に
接続する積層板撓み部材と、前記各ハブに取り付けられ
て各ハブを前記各回転軸と摩擦結合させる結合手段とを
備えたフレキシブル継手であって、前記継手本体は、非
鉄部材により形成され、ハブの外周面が前記フランジ側
から他端側にテーパ状に縮径する円錐形状とされ、前記
結合手段は、前記ハブの外周面と対応して設けられたテ
ーパ孔を介して前記ハブに外嵌され、他端側からフラン
ジ方向への移動により前記ハブを縮径させて前記回転軸
に締め付けて摩擦結合させる締付部材と、前記テーパ孔
の外側に軸方向に設けられた孔を挿通し、先端のねじ部
が前記フランジに設けられたネジ孔に螺合し、締め付け
ることにより前記締付部材を前記フランジ方向へ移動さ
せると共に継手本体に固定するボルトとから成ることを
特徴とする。

【０００８】請求項２では、前記継手本体のヤング率
は、前記締付部材のヤング率よりも小さいことを特徴と
する。請求項３では、前記締付部材は、前記継手本体よ
りも耐力／密度が大きいことを特徴とする。請求項４で
は、前記締付部材は、軸方向に前記フランジと対向して
設けられたネジ孔と、前記ネジ孔に螺合され先端が前記
フランジに当接可能な押しネジとを更に備え、前記押し
ネジを締め付けて先端を前記フランジに圧接させること
で前記締結部材を前記フランジから離隔する方向に移動
させて前記ハブの締め付けを解除させることを特徴とす
る。

【０００９】継手本体のハブを回転軸に嵌合し、締め付
けボルトを締め上げると締付部材がフランジの方向に移
動し、これに伴いテーパ孔がボスの円錐形状の外周面を
締め付けて縮径させる。ボスは、縮径に伴い前記回転軸
を締め付けて摩擦係合する。これにより、回転軸に継手
本体を強固に、高精度に、且つ容易に接続することがで
きる。フレキシブル継手は、継手本体が軽量な非鉄部材
により形成されていることで、軽量化が図られて慣性モ
ーメントが小さくなる。

【００１０】継手本体のヤング率が締付部材のヤング率
よりも小さい（請求項２）ことで、ハブの内径の変化が
大きく、回転軸の外径に対して嵌め合いを緩くすること
ができ、回転軸に容易に着脱することが可能となる。更
に、締付部材を継手本体よりも耐力／密度の大きい部材
とする（請求項３）ことにより、慣性モーメントを更に
小さくすることができる。回転軸からハブを取り外す場
合には、押しネジを締め付けてその端面をハブに圧接さ
せると、その反力により前記締付部材がハブ上をフラン
ジから離隔する方向に移動してハブの回転軸との摩擦結
合を解除する（請求項４）。これにより、回転軸からハ
ブを容易に取り外すことができる。

【００１１】尚、前記耐力／密度とあるは、材質により
降伏点／密度を用いるものとする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面により
詳細に説明する。図１は、本発明に係るフレキシブル継
手の一部切欠正面図、図２は、図１の矢線II−IIに沿う
断面図、図３は、図１の矢線III−IIIに沿う断面図であ
る。図１乃至図３に示すようにフレキシブル継手２０
は、一対の継手本体２１、２２と、これらを弾性的に接
続する積層板撓み部材２３と、継手本体２１、２２に夫
々装着される結合手段としての締付部材２４、２５と、
継手本体２１と２２とを撓み部材２３を介して連結する
ボルト４１、４３、ナット４２、４４、及び締付部材２
４、２５を夫々継手本体２１、２２に締付固定するため
の締め付けボルト４６、４７等により構成されている。

【００１３】図２及び図３に示すように継手本体２１
は、ハブ２１ａの一端に厚肉のフランジ２１ｂが一体に
形成されており、ハブ２１ａには接続すべき回転軸１５
の先端に嵌合される軸孔２１ｃが設けられている。尚、
軸孔２１ｃのフランジ２１ｂ側の開口端近傍が段差をな
して僅かに大径とされて、後述するように回転軸１５と
の摩擦結合の際に当該回転軸１５の先端が軸孔２１ｃの
内面に食い込むこと及びフレッティングを防止してい
る。ハブ２１ａの外周面２１ｄは、フランジ２１ｂの付
け根部分から他端に向かってテーパ状に縮径する円錐形
状とされている。また、ハブ２１ｂの外周縁には孔２１
ｅ〜２１ｈが周方向に等間隔で設けられており、孔２１
ｅと２１ｇは、孔２１ｆと２１ｈよりも大径とされてい
る。継手本体２２も継手本体２１と同様に形成されてい
る。尚、継手本体２２の継手本体２１と対応する部位に
対応する符号を付して詳細な説明を省略する。また、継
手本体２２は、継手本体２１の孔２１ｅ、２１ｇと対向
する孔２２ｅ、２２ｇ（図３）がこれらよりも小径に、
孔２１ｆ、２１ｈと対向する孔２２ｆ、２２ｈ（図２）
がこれらよりも大径とされている。これらの継手本体２
１、２２は、非鉄部材例えば、アルミニウム部材により
形成されている。

【００１４】尚、継手本体２１、２２は、アルミニウム
部材の他、アルミニウムアロイ等のアルミニウム合金部
材、マグネシウムアロイ等のマグネシウム合金部材、チ
タン、或いはプラスチック等の樹脂部材により形成して
もよい。これらの非鉄部材は、鉄部材よりもヤング率が
小さく（鉄のヤング率の約１／３〜１／１０程度）ハブ
２１ａの変形が容易であり、軸孔２１ｃの内径の変化を
大きく採ることができ、回転軸１５との嵌め合いを緩く
することができ、軸孔２１ｃの加工が容易となる。そし
て、鉄部材で形成した場合に比して大幅な軽量化、及び
低慣性化が図られる。

【００１５】図２及び図３に示すように継手本体２１と
２２は、フランジ２１ｂと２２ｂとが僅かに離隔対向し
て配置され、これらの間に撓み部材２３が介在されてい
る。積層板撓み部材２３は、多角形状をなし、中央に大
径の孔が穿設されて変形し易くされたばね性の薄板を複
数枚積層して形成されている。この撓み部材２３は、図
２に示すように１つの対角線上の両隅部が夫々ワッシャ
３１と３２とにより挟持されて、ボルト４１とナット４
２とにより、継手本体２１のフランジ２１ｂの孔２１
ｆ、２１ｈに固定されている。そして、ワッシャ３２及
びボルト４１の頭部は、夫々継手本体２２のフランジ２
２ｂの孔２２ｆ、２２ｈに僅かな間隙を存して遊貫され
ている。また、図３に示すように撓み部材２３は、他の
対角線上の両隅部が夫々ワッシャ３３、３４により挟持
されて、ボルト４３とナット４４とにより、継手本体２
２のフランジ２２ｂの孔２２ｅ、２２ｇに固定されてい
る。そして、ワッシャ３３及びボルト４３の頭部は、夫
々継手本体２１のフランジ２１ｂの孔２１ｅ、２１ｈに
僅かな間隙を存して遊貫されている。これにより、フレ
キシブル継手２０は、継手本体２１と２２とが互いに変
位を或る程度許容されて連結される。

【００１６】図２乃至図４に示すように結合手段として
の締付部材２４は、中央にハブ２１ａの外周面２１ｄと
対応するテーパ孔２４ａが設けられた環状をなし、この
テーパ孔２４ａの外側にボルト孔２４ｂが周方向に等間
隔で複数例えば、４個軸方向に貫設されている。締付部
材２４は、ボス２１ａの長さよりも僅かに短い（薄い）
板厚とされ、ボス２１ａに端面を揃えて外嵌された状態
において、フランジ２１ｂ方向に向かって軸方向に僅か
に移動可能とされている。図４に示すようにフランジ２
１ｂは、締付部材２４の外径と同径位置まで厚肉とさ
れ、各ボルト孔２４ｂと対応する位置にネジ孔２１ｉが
穿設されている。フランジ２１ｂは、締付部材２４の外
径と同径位置まで厚肉とすることで、後述するようにハ
ブ２１ａに締付部材２４の締め付ける際の強度を確保し
ている。また、フランジ２１ｂの周縁部は薄肉とされて
軽量化が図られている。フランジ２２ｂについても同様
である。

【００１７】図１及び図５に示すように締結部材２４の
端面には周方向に等配され、軸方向に貫通するネジ孔２
４ｃが複数例えば、２つ設けられており、これらのねじ
孔２４ｃにねじ部材としての押しネジ５１が螺合されて
いる。押しネジ５１は、先端がフランジ２１ｂに当接可
能とされており、前進させてフランジ２１ｂに圧接させ
ることで、その反力により締付部材２４をフランジ２１
ｂから離隔する方向に移動させる。また、締結部材２４
の外周面には周方向に等配され、半径方向に孔２４ｄが
複数例えば、４個穿設されている。これらの孔２４ｄ
は、回転軸１５に継手本体２１を接続する際に棒の先端
を差し込んで回すためのものである。

【００１８】締付部材２５も締付部材２４と同様に形成
されている。尚、締付部材２５の締付部材２４と対応す
る部位に対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
これらの締付部材２４、２５は、前記非鉄部材で形成さ
れた継手本体２１、２２よりもヤング率の大きい部材例
えば、鉄部材により形成されている。更に、締付部材２
４、２５は、継手本体２１、２２とヤング率、密度が同
等でも耐力／密度の高い部材例えば、高強度アルミ合
金、チタン合金、高強度樹脂部材等を使用してもよい。

【００１９】図４に示すように締付部材２４は、継手本
体２１のボス２１ａに外嵌され、各ボルト孔２４ｂに夫
々締め付けボルト４６が挿通され、先端のねじ部がフラ
ンジ２１ｂのネジ孔２１ｉに螺合される。締付部材２５
も同様に継手本体２２のボス２２ａに外嵌され、各ボル
ト孔２５ｂに夫々締め付けボルト４７が挿通され、先端
のねじ部がフランジ２２ｂのネジ孔２２ｉに螺合され
る。このようにしてフレキシブル継手２０が構成されて
いる。

【００２０】フレキシブル継手２０は、前述したよう
に、継手本体２１、２２をヤング率の小さい非鉄部材で
形成し、締付部材２４、２５を継手本体２１、２２より
もヤング率の大きい部材で形成することで、継手本体２
１、２２と締付部材２４、２５との材質を種々組み合わ
せることが可能であり、使用目的に応じて最適な材質を
選択することが可能である。

【００２１】因みに、上記フレキシブル継手２０におい
て、継手本体２１、２２と締付部材２４、２５との材質
の違いによる質量及び慣性モーメントの比率を、軸径φ
３５及びφ３０の組合せで３種について計算した結果を
表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】このように、継手本体２１、２２、締付部
材２４、２５をアルミ合金により形成した場合、鉄で形
成した場合に比べて質量及び慣性モーメントが約１／２
と大幅に低減し、良好な結果を得ることができた。ま
た、ボルト４１及びナット４２、締め付けボルト４６、
４７等に高強度アルミ合金やチタン合金等を使用するこ
とで、更に好結果を得ることが可能である。

【００２４】以下に作用を説明する。図２及び図４に示
すように継手本体２１、２２の各締め付けボルト４６、
４７を緩めて、これらの締付部材２４、２５を後退さ
せ、継手本体２１、２２のボス２１ａ、２２ａを緩めた
状態にして軸孔２１ｃ、２２ｃに接続すべき回転軸１
５、１６の先端部を嵌合する。次に、締付ボルト４６を
所定のトルクで順次締め付ける。このとき、締付部材２
４の外周面に設けられている孔２４ｄに棒の先端を差し
込んで回転させながら４本の締め付けボルト４６を均等
に締め付ける。締め付けボルト４６を締め付けるに伴
い、締付部材２４が軸方向に沿ってフランジ２１ｂ方向
に移動し、テーパ孔２４ａとハブ２１ａの円錐形状の外
周面２１ｄとにより、ハブ２１ａを締め付ける。継手本
体２１は、締付部材２４よりもヤング率が小さいこと
で、ハブ２１ａが縮径されて、軸孔２１ｃの内周面が回
転軸１５の外周面に圧接して摩擦結合される。同様にし
て、締め付けボルト４７を締め付けて締付部材２５によ
り継手本体２２のハブ２２ａを締め付けて回転軸１６に
摩擦結合させる。

【００２５】継手本体２１、２２は、回転軸１５、１６
とハブ２１ａ、２２ａの軸孔２１ｃ、２２ｃとの嵌合長
さを長く設定することができ、且つ長い距離に亘り均等
に摩擦結合することで、これらの回転軸１５、１６との
同軸度の精度を高めることができる。また、フランジ２
１ｂ、２２ｂの締め付けボルト４６、４７と螺合する部
位の板厚を厚くすることで、締付部材２４、２５を締め
付けボルト４６、４７で締め上げる際にフランジ２１
ｂ、２２ｂの反りや、ねじ孔２１ｉ、２２ｉの強度を確
保することができる。これにより、簡単に且つ高精度に
回転軸１５と１６とを接続することができる。

【００２６】また、フレキシブル継手２０は、継手本体
２１、２２が非鉄部材により形成されていることで軽量
化が図られ、慣性モーメントが非常に小さい。従って、
例えば、工作機械のサーボモータの回転軸とテーブル軸
としてのボールネジ軸との接続部材として使用すると、
小型のモータでテーブルを高速移動させることが可能と
なる。

【００２７】また、機械の保守、点検等の際に回転軸１
５、１６からフレキシブル継手２０を外す場合には、締
め付けボルト４６、４７を緩めて締付部材２４、２５を
軸方向に移動可能とする。次いで、図５に示す押しネジ
５１、５２を締め付けて先端をフランジ２１ｂ、２２ｂ
に当接させ、更に締め付けるとこれらの押しネジ５１、
５２の反力により締付部材２４、２５が夫々フランジ２
１ｂ、２２ｂから離隔する方向に押し出されてボス２１
ａ、２２ａの締め付けを解除する。これにより、ボス２
１ａと回転軸１５、ボス２２ａと回転軸１６との摩擦結
合が解除され、継手本体２１、２２が回転軸１５、１６
の軸方向に移動可能となり、フレキシブル継手２０を回
転軸１５、１６から容易に取り外すことが可能となる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、回転軸に嵌合するハブを締付部材により締め付けて
縮径させて摩擦結合させることで、簡単に、且つ高精度
に前記回転軸と接続することができる。また、継手本体
を非鉄部材により形成することで、慣性モーメントを小
さくすることができ、工作機械等に適用した場合、モー
タの小型化を図ることが可能となり、機械の小型化及び
コストの低減が図られる。更に、構造が簡単であり、部
品点数の低減が図られ、コストの低減が図られる。更
に、フレキシブル継手の小型化が可能であり、汎用性が
ある。

【００２９】また、請求項２の発明では、継手本体のヤ
ング率を締付部材のヤング率よりも小さくすることで、
ハブの軸孔の内径を嵌挿する回転軸との嵌め合いを緩く
することが可能であり、回転軸への着脱が容易となり、
また、軸孔の加工も容易となる。また、請求項３の発明
では、締付部材の耐力／密度を継手本体の耐力／密度よ
りも大きくすることで、更に慣性モーメントの小さい継
手を構成することができる。

【００３０】請求項４の発明では、押しネジを締め付け
ることで、締付部材によるハブの締め付けを解除するこ
とができ、ハブと回転軸との摩擦結合を簡単に解除する
ことができる。これにより、回転軸からフレキシブル継
手を簡単に取り外すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフレキシブル継手の一部切欠正面
図である。

【図２】図１の矢線II−IIに沿う断面図である。

【図３】図１の矢線III−IIIに沿う断面図である。

【図４】図１の矢線IV−IVに沿う断面図である。

【図５】図１の矢線Ｖ−Ｖに沿う断面図である。

【図６】従来のフレキシブル継手の一例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１５、１６ 回転軸 ２０ フレキシブル継手 ２１、２２ 継手本体 ２３ 積層板撓み部材 ２４、２５ 締付部材 ３１〜３４ ワッシャ ４６、４７ ボルト ５１、５２ 押しネジ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接続すべき各回転軸の先端に嵌合される
   各ハブの一端に夫々フランジが形成され、各フランジが
   対向して配置された一対の継手本体と、前記対向するフ
   ランジ間に介在されて両者を互いに変位可能に接続する
   積層板撓み部材と、前記各ハブに取り付けられて各ハブ
   を前記各回転軸と摩擦結合させる結合手段とを備えたフ
   レキシブル継手であって、 前記継手本体は、 非鉄部材により形成され、ハブの外周面が前記フランジ
   側から他端側にテーパ状に縮径する円錐形状とされ、 前記結合手段は、 前記ハブの外周面と対応して設けられたテーパ孔を介し
   て前記ハブに外嵌され、他端側からフランジ方向への移
   動により前記ハブを縮径させて前記回転軸に締め付けて
   摩擦結合させる締付部材と、 前記テーパ孔の外側に軸方向に設けられた孔を挿通し、
   先端のねじ部が前記フランジに設けられたネジ孔に螺合
   し、締め付けることにより前記締付部材を前記フランジ
   方向へ移動させると共に継手本体に固定するボルトとか
   ら成ることを特徴とするフレキシブル継手。
2. 【請求項２】 前記継手本体のヤング率は、前記締付部
   材のヤング率よりも小さいことを特徴とする請求項１に
   記載のフレキシブル継手。
3. 【請求項３】 前記締付部材は、前記継手本体よりも耐
   力／密度が大きいことを特徴とする請求項１に記載のフ
   レキシブル継手。
4. 【請求項４】 前記締付部材は、軸方向に前記フランジ
   と対向して設けられたネジ孔と、前記ネジ孔に螺合され
   先端が前記フランジに当接可能な押しネジとを更に備
   え、 前記押しネジを締め付けて先端を前記フランジに圧接さ
   せることで前記締結部材を前記フランジから離隔する方
   向に移動させて前記ハブの締め付けを解除させることを
   特徴とする請求項１乃至３に記載のフレキシブル継手。