JP2008025792A - 一方向間欠送りユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ラチェットと一体のスプロケット部材、これを回転自在に支持する固定軸部材、一方向クラッチ型トルクリミッタ、前記ラチェットに係合された送り爪、該送り爪を支持する揺動部材を組み合わせた一方向間欠送りユニットにおいて、スプロケット部材のバックラッシュ量を減少させて送り精度を向上させることである。
【解決手段】一方向クラッチ型トルクリミッタ４のポケット２４に収納された転動体２６の付勢ばね２７のばね角度δを１０°〜２０°に設定することにより、ポケット２４のカム面２５に対して相対的に大きな押圧力が及ぶようにしてフリー状態にある転動体２６が迅速にロックするようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、インデックステーブル等の部品供給装置等における送りユニットとして使用される一方向間欠送りユニットに関し、特にバックラッシュ対策に関するものである。

この種の一方向間欠送りユニットとして、スプロケットと同軸状態にラチェットが一体化されたスプロケット部材が固定軸部材に回転自在に嵌合され、前記固定軸部材に揺動自在に取付けられた揺動部材、前記揺動部材に設けられ前記ラチェットに係合された送り爪及び一方向クラッチ型のトルクリミッタの組み合わせからなるものが知られている（特許文献１）。

前記トルクリミッタは前記スプロケット部材の内径面に周方向に所定の間隔をおいて設けられたポケットを有し、各ポケットの底面に周方向に傾斜して設けられたカム面が形成され、各カム面とこれに対向した固定軸部材との間に一定のクサビ角が形成され、前記ポケットに転動体と該転動体をクサビ角の狭小方向に付勢する付勢ばねが収納され、前記スプロケット部材の回転方向によって前記転動体がクサビ角の狭小方向に移動するロック状態と、反対にクサビ角の拡大方向に移動してロックが解除されるフリー状態をとることができる方向性をもつように構成される。

上記の一方向間欠送りユニットは、揺動部材が外部から一定方向に揺動された際に揺動部材に設けられた送り爪によってラチェット及びこれと一体のスプロケット部材を１ピッチだけ回転させ、スプロケット部材に係合された搬送テープに送りを与える。このとき一方向クラッチ型のトルクリミッタはフリー状態になるとともに、一定の空転トルクを発生させ搬送テープが必要以上に軽く送り出される不都合を防止する。

前記揺動部材が反対方向に揺動されると、送り爪がラチェットの上を滑りながら元の位置に戻るが、このときトルクリミッタはロック状態となり、スプロケット部材の逆回転を阻止する。

この明細書におけるクサビ角とばね角度の定義を図２において説明する。同図において、５は固定軸部材、６はスプロケット部材、２４はそのスプロケット部材６の内径面に設けられたポケット、２５はそのポケット２４の底面に形成されたカム面、２６はポケット２４に収納された転動体、２７は転動体２６の付勢ばねである。

いま、転動体２６がカム面２５と固定軸部材５の両方に接触したロック状態において、転動体２６と固定軸部材５との接点に引いた接線Ｓと、前記カム面２５の延長線Ｔがなす角度θをクサビ角θと定義する。また、そのクサビ角θの二分の一の中間に基準線Ｐを定め、その基準線Ｐを基準として前記転動体２６の中心Ｏから前記固定軸部材５側へ傾斜した線Ｑの傾斜角度δをばね角度δと定義する。付勢ばね２７は転動体２６に及ぼす押圧力Ｗが前記のばね角度δをもつようにばね収納凹部２０の内面２０ａ、２０ｂの傾斜角度が設定される。

従来の場合、クサビ角θは通常８°に設定され、ばね角度δは０°に設定されていた。ばね角度δが０°の場合、押圧力Ｗの角度は０°、即ち基準線Ｐ上にある。
特開２００５−９８４９０号公報

前記の一方向間欠送りユニットにおいて、揺動部材が元の状態に戻る際に、トルクリミッタがフリー状態からロック状態になるまでの時間遅れ、即ちバックラッシュが発生し、その間にスプロケット部材が若干逆転することがあり、これによりスプロケットの静止位置が変動するため位置決め精度が悪化し、送り精度の低下をもたらす要因となる。なお、バックラッシュに起因するスプロケット部材の逆転量はバックラッシュ量と称される。

従来の一方向間欠送りユニットにおいては、前述のように付勢ばね２７のばね角度は０°であり、付勢ばね２７の機能は専ら転動体２６をクサビ角θの中間の方向に付勢して転動体２６の姿勢を安定させる機能のみをもったものであり、バックラッシュ対策とは無縁のものであった。また、クサビ角θは８°に設定されていたが、その角度は専らロック又はロック解除作用が確実に行えるよう転動体２６の姿勢を安定させる観点から定められおり、これもバックラッシュ対策を意識したものではなかった。

そこで、この発明は、前記のばね角度δ又はクサビ角θの本来の機能を損なうことなく、バックラッシュ低減機能も発揮できるようにして、部品の追加を伴うことなく、一方向間欠送りユニットの送り精度の向上を図ることを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明の一方向間欠送りユニットは、図１に示したように、スプロケット２３と同軸状態にラチェット２１が一体化されたスプロケット部材６、フレーム１に固定され前記スプロケット部材６が回転自在に嵌合された固定軸部材５、前記固定軸部材５に揺動自在に取付けられた揺動部材７、前記揺動部材７に設けられ前記ラチェット２１に係合された送り爪１８及び一方向クラッチ型のトルクリミッタ４の組み合わせからなる。

前記トルクリミッタ４は前記スプロケット部材６の内径面に周方向に所定の間隔をおいて設けられたポケット２４と、そのポケット２４内に収納された転動体２６と該転動体２６の付勢ばね２７とからなり、前記各ポケット２４の底面に周方向に傾斜したカム面２５が形成される。前記付勢ばね２７は前記転動体２６をクサビ角θの狭小方向に付勢するように収納され、前記スプロケット部材６の回転方向によって前記転動体２６がクサビ角θの狭小方向に移動するロック状態と、反対にクサビ角θの拡大方向に移動してロックが解除されるフリー状態をとることができる方向性をもつ。

前記のような一方向間欠送りユニットにおいて、この発明においては、前記付勢ばね２７のばね角度δを１０°〜２０°に設定したものである。またクサビ角θは従来通り８°でもよいが、これより大きく設定してもよい。

ばね角度δのみ又はばね角度δとクサビ角θの両方を上記のような大きさに設定したことによって、バックラッシュの低減作用が得られることは、後述の試験結果に示す通りであるが、力学的には前記のばね角度δ、クサビ角θがあることによって、転動体２６が付勢ばね２７の押圧力Ｗによりカム面２５に相対的に強く押し当てられることに起因すると考えられる。

以上のように、この発明によるとトルクリミッタの転動体をクサビ角θの方向に付勢する付勢ばねのばね角度δを１０°〜２０°の大きさに設定したことにより、バックラッシュ量を低減させることができ、送り精度を高めることができる。

また、ばね角度δを前記のように設定する一方、クサビ角θも１０°〜１４°に設定することにより、バックラッシュ量の一層の低減を図り、送り精度の向上に資することができる。

以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。

図１から図４に示した実施例１の一方向間欠送りユニットは、フレーム１の板面に設けられた欠円形の凹部２（図４参照）に組み付けられる。フレーム１はその上端面にガイド溝３が設けられ、前記の凹部２の一部がそのガイド溝３に開放される。

前記の凹部２に、図４に示したように、一方向クラッチ型のトルクリミッタ４を構成する固定軸部材５、その固定軸部材５の外径面に回転自在に嵌合されたスプロケット部材６及び揺動部材７が組み付けられる。前記の固定軸部材５はその背面に設けた軸部８が凹部２の中心に設けられた軸孔９に挿通され、フレーム１の背面においてナット１１により固定される（図３参照）。

前記の固定軸部材５の前面に設けられた軸部１２に前記揺動部材７の円板部１３の中心孔１４が挿通される。その円板部１３の前面において軸部１２の先端面に座金１５が当てられ、ビス１６により固定される。また、円板部１３にピン１７によって送り爪１８が回転自在に取付けられる。送り爪１８は付勢ばね１９により付勢された状態で後述のラチェット２１に係合される（図１参照）。

前記のスプロケット部材６は、環状のボス部２２が前記固定軸部材５と凹部２の周壁の間に回転自在に嵌合される（図３参照）。ボス部２２の前部外径面に周方向のスプロケット２３が設けられ、そのスプロケット２３の一部が前記のガイド溝３に露出する。また、スプロケット部材６の前面部内周縁にスプロケット２３と一体的にこれより小径のラチェット２１が設けられる。ラチェット２１の前面が前記揺動部材７の円板部１３の内面に当てられ、スプロケット部材６の抜け止めが図られる。

前記ボス部２２の内径面において、周方向に一定間隔をおいて所要数のポケット２４が設けられ、それぞれ固定軸部材５の外径面に対向している。各ポケット２４はその底面において周方向に一定の傾斜角をもったカム面２５が形成され、そのカム面２５と、転動体（ころ）２６の接点において固定軸部材５の外径面に引いた接線とによって一定方向に狭小となったクサビ角θが形成される。

前記ポケット２４のクサビ角θの拡大側端部において、図２に示したように、ばね収納凹部２０が設けられる。ばね収納凹部２０は、前記のばね角度δを与える傾斜線Ｑに平行に対向した内面２０ａ、２０ｂを有する。これらの内面２０ａ、２０ｂに接触するように付勢ばね２７が収納される。付勢ばね２７は、板ばねをＺ型に屈曲したものであり、その一方の端部を転動体２６に、他方の端部をばね収納凹部２０の底面に接触させるとともに、側面部を前記の内面２０ａ、２０ｂに接触させて収納する。これによって、付勢ばね２７は、前記の基準線Ｐからばね角度δだけ傾斜した角度をもった押圧力Ｗを転動体２６に及ぼすことができる。ばね角度δが０°の場合、即ち基準線Ｐの方向に押圧力Ｗを及ぼす場合に比べ、相対的に大きな押圧力をカム面２５に及ぼすことができる。

以上の構成によって、前記スプロケット部材６の回転の方向によって転動体２６がクサビ角θの狭小方向に移動してロックする状態と、反対にクサビ角θの拡大方向に移動してロックが解除されるフリー状態の２態様がとれる一方向クラッチ型のトルクリミッタ４が構成される。

前記スプロケット２３の一部がガイド溝３に突き出し、搬送テープ２８に係合される。前記のトルクリミッタ４は、搬送テープ２８の送り方向にスプロケット部材６が回転されたとき（図１の矢印Ａ参照）、フリー状態となり、逆方向に回転したときロック状態となるようにその方向性が設定される。

前記のばね角度δは、１０°〜２０°の範囲内に設定されるが、ばね角度δをこのような数値に選定した根拠となった測定結果を図５（ａ）に示す。同図は、ばね角度δを０°〜２５°（ただし、クサビ角θ＝８°）の範囲で変化させた場合のバックラッシュ量を示すものである。これによると、従来の０°に比べ、１０°の場合で約１１％減少し、２０°の場合で約２８％減少した。１０°未満では、バックラッシュの抑制効果が不十分であり、２０°を超えるとクラッチ作用が不安定になる。

クサビ角θは従来どおり８°に設定し、ばね角度δを前記の角度（１０°〜２０°）に設定することによりバックラッシュを抑制することができるが、これに加えてクサビ角θを１０°〜１４°の範囲に設定すると、図５（ｂ）の測定結果に示したように、バックラッシュの抑制効果が一層発揮されることが判る。

実施例１の一方向間欠送りユニットは以上のようなものであり、次にその作用について説明する。

いま、揺動部材７が駆動源からの作用によって、図１の矢印ａの方向に揺動されると、送り爪１８がラチェット２１に係合し、スプロケット２３を含むスプロケット部材６を送り方向（図１の矢印Ａ参照）に回転させ、そのスプロケット２３に係合された搬送テープ２８に１ピッチの送りを与える。このとき、トルクリミッタ４の転動体２６はクサビ角θの拡大方向に移動するためフリー状態となり、同時に空転トルクを発生してスプロケット２３の回転、即ち搬送テープ２８の送りに一定のトルクを加え、必要以上に軽く送り出されることが無いようにして送り精度を上げている。

次に、揺動部材７が逆方向（矢印ｂ方向）に揺動されると、送り爪１８がラチェット２１上を元の位置まで戻る。このとき、搬送テープ２８に 作用する引き戻し方向の力や送り爪１８がラチェット２１上を滑って戻る際の影響等により、スプロケット部材６に逆転方向のトルクが作用するが、転動体２６がクサビ角θの狭小方向に移動しトルクリミッタ４はロック状態となり、スプロケット２３を含んだスプロケット部材６の逆転が防止される。

前述のように、付勢ばね２７のばね角度δが１０°〜２０°の範囲で適宜な数値に設定され、されに必要に応じてクサビ角θも１０°〜１４°の範囲で適宜設定されているので、転動体２６は迅速にロックしバックラッシュ量を減少させる。その結果、精度の高い送り作用を行うことができる。

実施例１の縦断正面図 ポケット部分の一部拡大図 図１のＸ−Ｘ線の断面図 実施例１の分解斜視図 （ａ）（ｂ）同上のバックラッシュ量の測定結果

符号の説明

１ フレーム
２ 凹部
３ ガイド溝
４ トルクリミッタ
５ 固定軸部材
６ スプロケット部材
７ 揺動部材
８ 軸部
９ 軸孔
１１ ナット
１２ 軸部
１３ 円板部
１４ 中心孔
１５ 座金
１６ ビス
１７ ピン
１８ 送り爪
１９ 付勢ばね
２０ ばね収納凹部
２０ａ、２０ｂ 内面
２１ ラチェット
２２ ボス部
２３ スプロケット
２４ ポケット
２５ カム面
２６ 転動体
２７ 付勢ばね
２８ 搬送テープ

Claims (3)

1. スプロケット（２３）と同軸状態にラチェット（２１）が一体化されたスプロケット部材（６）、フレーム（１）に固定され前記スプロケット部材（６）が回転自在に嵌合された固定軸部材（５）、前記固定軸部材（５）に揺動自在に取付けられた揺動部材（７）、前記揺動部材（７）に設けられ前記ラチェット（２１）に係合された送り爪（１８）及び一方向クラッチ型のトルクリミッタ（４）の組み合わせからなり、前記トルクリミッタ（４）は前記スプロケット部材（６）の内径面に周方向に所定の間隔をおいて設けられたポケット（２４）と、そのポケット（２４）内に収納された転動体（２６）と該転動体（２６）の付勢ばね（２７）とからなり、前記各ポケット（２４）の底面に周方向に傾斜したカム面（２５）が形成され、前記転動体（２６）と固定軸部材（５）との接点に引いた接線と前記カム面（２５）との間で一定のクサビ角θが形成され、前記付勢ばね（２７）は前記転動体（２６）をクサビ角θの狭小方向に付勢するように収納され、前記スプロケット部材（６）の回転方向によって前記転動体（２６）がクサビ角θの狭小方向に移動するロック状態と、反対にクサビ角θの拡大方向に移動してロックが解除されるフリー状態をとることができる方向性をもった一方向間欠送りユニットにおいて、前記クサビ角θの二分の一の中間に基準線Ｐを定め、その基準線Ｐを基準として前記転動体（２６）の中心Ｏから前記固定軸部材（５）側へ一定のばね角度δだけ傾斜した押圧方向を持つように前記付勢ばね（２７）を傾斜させて前記転動体（２６）に押し当てたことを特徴とする一方向間欠送りユニット。
2. 前記付勢ばね（２７）のばね角度δが、１０°〜２０°に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の一方向間欠送りユニット。
3. 前記ポケット（２４）のクサビ角θが、１０°〜１４°に設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の一方向間欠送りユニット。

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