JP2007162837A - 軸継手 - Google Patents

Abstract

【課題】平行な２軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した転動体を介して動力を伝達する方式の軸継手において、使用条件に応じて偏心可能範囲を変更できるようにすることである。
【解決手段】鋼球（転動体）３を収納する保持器４の長孔７の両端縁部に、長孔７の端部を塞いで鋼球３の転動範囲を制限するストッパ８を取り付けて、両プレート（回転部材）１、２の偏心を規制することにより、使用条件に応じて偏心可能範囲を変更できるようにしたのである。
【選択図】図１（ａ）

Description

本発明は、互いに平行な２軸を連結して２軸間で動力を伝達する軸継手に関する。

一般的な機械装置の２つの軸を連結して駆動側から従動側へ動力を伝達する軸継手は、連結する２軸の位置関係によって構造が異なり、２軸が１直線上にあるもの、交差するもの、互いに平行な（かつ同心でない）ものに大別される。

このうちの平行な２軸を連結する軸継手として、本出願人は、平行な２軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した転動体を介して動力を伝達する方式のものを提案した（特許文献１参照。）。
特開２００５−１７２２１７号公報

図７は上述した方式の軸継手の一例を示す。この軸継手は、軸方向で対向する２つの回転部材５１、５２の対向面に、複数の案内溝５３、５４を相手側の案内溝と直交するように設けて、各案内溝５３、５４交差位置に転動体５５を配するとともに、各転動体５５を保持器５６の長孔５７に収納したもので、各転動体５５が、保持器５６に回転部材径方向の移動を拘束された状態で駆動側の回転部材５１に押されることにより、案内溝５３、５４および保持器５６の長孔５７の内側を転動しながら従動側の回転部材５２を押して動力を伝達するようになっている。なお、図７は、説明上、両回転部材５１、５２が同心の状態を示しているが、通常は両者の回転軸がずれた（偏心した）状態で使用される。また、そのときの偏心可能範囲は、両回転部材５１、５２の案内溝５３、５４および保持器５６の長孔５７のうちの最も短いものの長さで決定される。

ところで、この方式の軸継手では、偏心状態における転動体の移動速度が、回転部材の回転速度と偏心量の両方に比例して増大する。これは、回転部材が１回転する間に転動体が回転部材の案内溝や保持器の長孔の内側を１往復し、その移動距離が偏心量の４倍に等しいからである。このため、回転部材が高速回転する条件で使用する場合に、偏心可能範囲が広いと、偏心量が大きくなったときに転動体の移動速度が過大になって、振動が発生したり回転部材や保持器が損傷したりするおそれがあった。

また、軸継手を機械装置に組み込んだり、取り外したりする際に、偏心可能範囲が広いと、機械装置の軸との締結が外れている方の回転部材が自重で必要以上に下方へ偏心し、周囲の機器に衝突して損傷を与えたり、回転部材と周囲の機器との間に手を挟んだりすることがあった。

そこで、通常は、軸継手を組み込む機械装置の側に回転部材の偏心を規制するストッパを設けて、軸継手の偏心可能範囲を制限するようにしている。しかし、この方法では、ストッパを設けた機械装置が大型化・複雑化するという難点があるし、装置によっては、このようなストッパを設けることが困難な場合もある。

これに対して、偏心可能範囲、すなわち回転部材の案内溝および保持器の長孔の長さの異なる軸継手を多種揃えておき、そのうちで使用条件に適合する偏心可能範囲を有するものを選べるようにすれば、上記の問題はなくなる。しかし、この方法では、少しずつ仕様の異なる軸継手を多種製造することになるので、製造コストが高くなるし、管理も煩雑になる。また、回転速度等の使用条件の変更が必要になったときに、新たな使用条件に適合する仕様の軸継手を用意するのに時間がかかって迅速な対応ができない場合が多くなる。

本発明の課題は、平行な２軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した転動体を介して動力を伝達する方式の軸継手において、使用条件に応じて偏心可能範囲を変更できるようにすることである。

上記の課題を解決するため、本発明は、両回転部材および保持器のうちの少なくとも一つの部材に、各転動体の転動範囲を制限するストッパを取り付けて、両回転部材の偏心を規制できるようにしたのである。これにより、軸継手を仕様の異なるものに取り替えることなく、偏心可能範囲を変更できるようになる。

また、前記各転動体を円筒形状に形成して、その両端部を各回転部材の案内溝で案内し、中央部を保持器に設けた長孔に通して保持するとともに、各転動体の外周から鍔状に張り出し、保持器と係合して転動体の軸を含む平面内での回転を拘束するスライダを設けた場合には、前記ストッパを、転動体の転動に伴うスライダの移動を規制することで転動体の転動範囲を制限するものとすることができる。

ここで、前記ストッパの取付位置を調整する手段を設けて、各転動体の転動範囲を可変とすれば、ストッパを交換することなく偏心可能範囲を調整できるようになる。

前記ストッパの取付位置を調整する手段としては、各転動体の転動範囲が拡縮する方向にストッパをスライドさせる送りねじを採用することができる。

さらに、前記送りねじを、両回転部材および保持器のうちのストッパを取り付けた部材にその外周面からねじ込んで、ストッパ取付位置を継手外部から調整できるようにすれば、より簡単に偏心可能範囲の調整を行えるようになる。

本発明は、上述したように、軸継手の両回転部材および保持器のうちの少なくとも一つの部材に、各転動体の転動範囲を制限するストッパを取り付けて、両回転部材の偏心を規制できるようにしたので、使用条件に応じて軸継手を取り替えることなく偏心可能範囲を変更することができる。従って、例えば、軸継手を高速回転条件で使用する場合に、偏心可能範囲を狭くして転動体の移動速度を抑え、振動の発生や部品の損傷を防止することができる。また、偏心可能範囲を機械装置への組み込みや取り外しの際に必要とされる範囲以上に広げないようにして、組込・取外時の回転部材の過大な偏心による事故を防ぐこともできる。

しかも、本発明によれば、一種類の軸継手で偏心可能範囲を自在に設定できるので、仕様の異なる軸継手を多種製造する必要がなくなって、軸継手の製造コストが安くなり管理もしやすくなるし、使用条件の変更にも迅速に対応できるようになる。さらに、軸継手を組み込む機械装置は、ストッパが不要となることにより、小型化・簡素化が図れる。

以下、図１乃至図６に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１および図２は第１の実施形態を示す。この軸継手は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、軸方向で対向し、回転軸が互いに平行な状態に保持される回転部材としてのプレート１、２と、両プレート１、２間に配される複数の転動体としての鋼球３と、各鋼球３のプレート径方向の移動を拘束する保持器４とを備え、各鋼球３を介して両プレート１、２間で動力を伝達するものである。なお、図１は、説明上、両プレート１、２が同心の状態を示しているが、通常は後述するように両プレート１、２の回転軸がずれた（偏心した）状態で使用される。

前記各プレート１、２は、それぞれ円盤部の中央に軸部が一体に形成されており、円盤部どうしが軸方向で対向している。各プレート１、２の円盤部の対向面には、それぞれ４つの案内溝５、６が、周方向に等間隔で、相手側のプレートの対応する位置の案内溝と直交し、かつプレート径方向と４５度をなす方向に直線的に延びるように形成されている。また、前記保持器４は、環状に形成され、その径方向と直交する方向に直線的に延びる長孔７が周方向に等間隔で４箇所に設けられている。そして、前記各鋼球３は、それぞれ両プレート１、２の案内溝５、６の交差位置に配され、保持器４の長孔７に収納されてプレート径方向の移動を拘束された状態で、案内溝５、６に案内されて転動するようになっており、その転動範囲は、保持器４の各長孔７の両端縁部に取り付けられて長孔７端部を塞ぐストッパ８により制限されている。

この軸継手は、上記の構成であり、入力側のプレート１が回転すると、その案内溝５に周方向から押された鋼球３が、保持器４でプレート径方向の移動を拘束された状態で、出力側のプレート２の案内溝６を押すことにより、出力側プレート２に動力が伝達される。なお、入力側プレート１の回転方向が変わったり、両プレート１、２の駆動側と従動側が逆になったりしても、同じメカニズムで動力伝達が行われる。

上記動力伝達メカニズムは、両プレート１、２が偏心した通常の使用状態でも基本的に同じである。すなわち、各プレート１、２が偏心すると、案内溝５、６の交差位置がプレート周方向で変化し、各鋼球３が案内溝５、６および保持器４の長孔７内を転動しながら両プレート１、２間の動力伝達を行うようになる。このとき、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、鋼球３の転動は保持器４に取り付けられたストッパ８で規制され、これによって両プレート１、２の偏心も規制される。従って、ストッパ８の大きさを変えてストッパ８が長孔７を塞ぐ範囲を変更することにより、偏心可能範囲を使用条件に応じて自在に設定することができる。

上記第１の実施形態では、各鋼球３の転動範囲を制限するストッパ８を保持器４に取り付けたが、図３に示す第２の実施形態のように、ストッパ８を両プレート１、２の案内溝５、６の両端縁部に取り付けるようにしてもよい。

図４（ａ）、（ｂ）は第３の実施形態を示す。この実施形態では、第１の実施形態をベースとして、ストッパ８の両側部に取付孔８ａを保持器４の長孔７と平行に設け、この取付孔８ａを通して保持器４にねじ込まれる固定用ねじ９でストッパ８を保持器４に固定している。従って、ストッパ８の取付位置をその取付孔８ａの長さの範囲内で調整することにより、ストッパ８を大きさの異なるものに交換することなく、偏心可能範囲を無段階に調整することができる。

図５（ａ）、（ｂ）は第４の実施形態を示す。この実施形態では、第１の実施形態をベースとして、ストッパ８を保持器４の長孔７に沿ってスライドさせる送りねじ１０を、保持器４の外周面からねじ込んでいる。従って、軸継手を機械装置に組み込んだ状態でも、継手外部からドライバや六角レンチ等の工具で送りねじ１０を回すことにより、簡単にストッパ８取付位置を変更して偏心可能範囲の調整を行うことができる。

図６（ａ）、（ｂ）は第５の実施形態を示す。この実施形態では、上記各実施形態の鋼球３に代えて円筒形の転動体１１を使用し、その両端部を各プレート１、２の案内溝５、６で案内し、中央部を保持器４の長孔７に通して保持するとともに、各転動体１１の外周から鍔状に張り出し、保持器４と係合して転動体１１の軸を含む平面内での回転を拘束するスライダ１２を設けている。この構成は、転動体１１を円筒形として軸方向のガタつきをなくすとともに、スライダ１２で転動体１１の傾きを抑えて案内溝５、６への噛み込みをなくし、常に安定した作動状態が得られるようにしたものである（特願２００５−１５４０９０号参照。）。

前記各転動体１１は、両端部および中央部の外周に軸受１３が嵌め込まれ、これらの各軸受１３を介して各案内溝５、６および保持器４の長孔７と転接しており、その転動に伴って前記スライダ１２も保持器４の長孔７に沿って移動するようになっている。そして、スライダ１２の移動を規制するストッパ８を保持器４に取り付けることにより、転動体１１の転動範囲を制限して、偏心可能範囲を自在に設定できるようにしている。

ここで、前記ストッパ８は、第３の実施形態と同様に、保持器４の長孔７と平行な取付孔８ａを有し、この取付孔８ａを通して保持器４にねじ込まれる固定用ねじ９で保持器４に固定されているので、取付位置の調整が可能である。なお、ストッパの構造としては、第１および第４の実施形態で説明したものを採用することもできる。

第１の実施形態の軸継手の側面図（同心状態） 図１（ａ）の縦断面図 ａは図１の軸継手の要部の側面図（偏心状態）、ｂはａのII−II線断面図 第２の実施形態の軸継手の要部の横断面図（偏心状態） ａは第３の実施形態の軸継手の要部の側面図（偏心状態）、ｂはａのIV−IV線断面図 ａは第４の実施形態の軸継手の要部の側面図（偏心状態）、ｂはａのＶ−Ｖ線断面図 ａは第５の実施形態の軸継手の要部の側面図（偏心状態）、ｂはａのVI−VI線断面図 従来の軸継手の側面図（同心状態）

符号の説明

１、２ プレート
３ 鋼球（転動体）
４ 保持器
５、６ 案内溝
７ 長孔
８ ストッパ
８ａ 取付孔
９ 固定用ねじ
１０ 送りねじ
１１ 転動体
１２ スライダ
１３ 軸受

Claims (5)

1. 軸方向で対向し、回転軸が互いに平行でかつ同心でない状態に保持される２つの回転部材のそれぞれの対向面に、複数の案内溝を相手側の回転部材の対応する位置の案内溝と直交するように設け、前記両回転部材の案内溝が交差する位置に、各案内溝に案内されて転動する転動体を配し、これらの各転動体の回転部材径方向の移動を拘束する保持器を設けて、前記各転動体を介して前記両回転部材間で動力を伝達するようにした軸継手において、前記両回転部材および保持器のうちの少なくとも一つの部材に、前記各転動体の転動範囲を制限するストッパを取り付けて、前記両回転部材の偏心を規制できるようにしたことを特徴とする軸継手。
2. 前記各転動体を円筒形状に形成して、その両端部を前記各回転部材の案内溝で案内し、中央部を前記保持器に設けた長孔に通して保持するとともに、各転動体の外周から鍔状に張り出し、前記保持器と係合して転動体の軸を含む平面内での回転を拘束するスライダを設け、前記ストッパを、前記転動体の転動に伴うスライダの移動を規制することで転動体の転動範囲を制限するものとしたことを特徴とする請求項１に記載の軸継手。
3. 前記ストッパの取付位置を調整する手段を設けて、前記各転動体の転動範囲を可変としたことを特徴とする請求項１または２に記載の軸継手。
4. 前記ストッパの取付位置を調整する手段が、前記各転動体の転動範囲が拡縮する方向にストッパをスライドさせる送りねじであることを特徴とする請求項３に記載の軸継手。
5. 前記送りねじを、前記両回転部材および保持器のうちの前記ストッパを取り付けた部材にその外周面からねじ込んで、前記ストッパの取付位置の調整を継手外部から行えるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の軸継手。

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