JP2010048294A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化及び低コスト化が可能な動力伝達装置を提供する。
【解決手段】本動力伝達装置Ｙは、２本のリンク５，６を屈伸自在に枢着したトグル機構１Ｒ，１Ｌを対称的に配設し、モータＭの回転運動を上記一対のトグル機構１Ｒ，１Ｌに伝達してトグル機構１Ｒ，１Ｌに連結する出力受具１３を直線往復動させるものである。そして、一方にモータＭからの回転軸Ｓを連結して相互に噛み合わせた一対の歯車２０ａ，２０ｂを設けると共に各歯車２０ａ，２０ｂに対称的な位置にエキセン軸２１ａ，２１ｂを設け、各エキセン軸２１ａ，２１ｂの出力を上記一対のトグル機構１Ｒ，１Ｌに連結し上記リンク５，６の枢着部７を押引してトグル機構１Ｒ，１Ｌを屈伸運動させるエキセン機構２Ｒ，２Ｌを配設する。
【選択図】図２

Description

本発明は、一対のトグル機構を備えた動力伝達装置に関するものである。

この種の動力伝達装置としては、例えば、プレス機や射出成形装置の型締機（特許文献１）等に利用されている。例えば、図６に示した従来の型締機５００では、可動盤５１０と固定ベース５２０との間に一対のトグル機構５０１Ａ，５０１Ｂを配設させ、直動機構５０２の直動ストロークをこの一対のトグル機構５０１Ａ，５０１Ｂに動力伝達して大きな型締力を発生させるように構成している。上記の直動機構５０２としては、図６に示すようなサーボモータＭとボールネジ５０３及びナット５０４によるボールネジ機構や、油圧発生源と油圧シリンダーによるシリンダー機構等が一般的に使用される。
特許第３１３７９４９号公報

しかしながら、上記のボールネジ機構やシリンダー機構等の直動機構５０２を用いることにより、装置が大型化し、また、装置のコストも高くつくという問題があった。特に、ボールネジ機構を用いると、装置の全長が長く且つ重くなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型化及び低コスト化が可能な動力伝達装置を提供することを課題とする。

本発明に係る動力伝達装置は、
２本のリンクを屈伸自在に枢着したトグル機構を対称的に配設し、モータの回転運動を上記一対のトグル機構に伝達してトグル機構に連結する出力受具を直線往復動させる動力伝達装置であって、
一方にモータからの回転軸を連結して相互に噛み合わせた一対の歯車を設けると共に各歯車に対称的な位置にエキセン軸を設け、各エキセン軸の出力を上記一対のトグル機構に連結し上記リンクの枢着部を押引してトグル機構を屈伸運動させるエキセン機構を配設したものである。

上記構成によれば、モータの回転運動がエキセン機構の一対の歯車で２軸に分割されて一対の歯車の対称位置に設けた各エキセン軸が同調して回転される。各エキセン軸の回転により各トグル機構のリンクの枢着部が押引されて一対のトグル機構が同調して屈伸され、この屈伸運動に伴って出力受具が直線往復動される。このように、エキセン機構の回転運動により一対のトグル機構を屈伸運動させるので、モータからトグル機構への動力伝達をすべて回転運動で行うことができる。従って、従来のような直動機構を用いない分、全長を大幅に短くでき、容易に小型化を図ることができる。また、エキセン機構を用いることで装置構成を簡素にでき、低コストにすることができる。しかも、エキセン機構の一対の歯車によりトグル機構の偏荷重が受け止められるので、トグル機構によって出力受具に一層強い力を発生させることができる。従って、小型でも大きな力を発生させることができる。

また、本発明に係る他の動力伝達装置は、
２本のリンクを屈伸自在に枢着したトグル機構を対称的に配設し、モータの回転運動を上記一対のトグル機構に伝達してトグル機構に連結する出力受具を直線往復動させる動力伝達装置であって、
モータからの回転軸を連結するエキセン輪にエキセン軸を設けると共にエキセン軸に一端を接続するコネクションロッドを設け、このコネクションロッドの他端の出力を上記一対のトグル機構に連結し上記リンクの枢着部を押引してトグル機構を屈伸運動させるエキセン機構を配設し、
上記一対のトグル機構は、上記エキセン機構のコネクションロッドの他端を接続するリンク受けを設けると共にリンク受けに連結する一対の駆動リンクを設け、且つ上記２本のリンクのうちの一方のリンクにおいて他方のリンクとの枢着部から延長片を延長形成し、各延長片に上記駆動リンクを連結する構成としたものである。

上記構成によれば、モータの回転運動がエキセン機構のコネクションロッドの他端から直線運動となって出力される。このコネクションロッドの直線運動が上記リンク受け及び上記駆動リンクを介して各トグル機構の一方のリンクの延長片に伝達される。これにより、各トグル機構のリンクの枢着部が押引されて一対のトグル機構が同調して屈伸され、この屈伸運動に伴って出力受具が直線往復動される。そして、各トグル機構においては、エキセン機構からの動力伝達が出力される延長片は、２本のリンクの枢着部から延びて配置されるので、この延長片の長さに応じてエキセン機構により伝達されるモータ推力を大きく増圧させることができる。従って、このトグル機構と上記エキセン機構とを組み合わせることで、装置を簡素にでき、小型化を図ることができる。また、装置構成を簡素化することで、低コストにすることができる。

また、上記の他の動力伝達装置において、
上記トグル機構は、伸長時において、上記２本のリンクの枢着部での角度が１８０度未満に設定され、且つ駆動リンクの角度がリンク受けの進退方向と直交する方向に対して３度以上に設定されていることが望ましい。
これにより、ストローク途中におけるトグル機構のトルクを大きく発揮させることができる。

以上のように、本発明に係る動力伝達装置によれば、エキセン機構によりトグル機構への動力伝達を行うことで、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１には、実施形態１として、本発明の動力伝達装置Ｙを組み込んだ一例として小型のプレス装置Ｘを示している。図１に示すプレス装置Ｘは、金型３０ａ，３０ｂを取り付ける固定側ダイプレート３２及び可動側ダイプレート３１と、動力源のサーボモータＭが接続されて可動側ダイプレート３１を昇降動させる動力伝達装置Ｙとを備えている。動力伝達装置Ｙは、ケーシング１１内に収容されている。ケーシング１１の下部に取り付けられた支持板３４と固定側ダイプレート３２との間には数本のダイバー３３が架設されており、これらダイバー３３に可動側ダイプレート３１が摺動自在に支持されている。また、動力伝達装置Ｙに備える出力受具１３には２本の直動ガイド軸１４ａ，１４ｂが接続されており、これら直動ガイド軸１４ａ，１４ｂが支持板３４を貫通して可動側ダイプレート３１に接続されている。

動力伝達装置Ｙは、図２をも参照して、その屈伸運動により出力受具１３を直線往復動させる一対のトグル機構１Ｒ，１Ｌと、モータＭの回転運動により一対のトグル機構１Ｒ，１Ｌを屈伸運動させるエキセン機構２Ｒ，２Ｌとを備えている。

各トグル機構１Ｒ，１Ｌは、屈伸自在に枢着した固定側リンク５ａ，５ｂ及び移動側リンク６ａ，６ｂを有し、左右対称に配置されている。固定側リンク５ａ，５ｂは、一端が固定部となるケーシング１１内壁にピンＰ２により軸着され、他端が移動側リンク６ａ，６ｂとピンＰ３により連結されている。移動側リンク６ａ，６ｂは、一端が出力受具１３にピンＰ１により軸着され、他端が固定側リンク５ａ，５ｂとピンＰ３により連結されている。また、固定側リンク５ａ，５ｂと移動側リンク６ａ，６ｂとの枢着部７には、エキセン機構２Ｒ，２Ｌに連結された連結リンク４ａ，４ｂがピンＰ３により連結されている。

エキセン機構２Ｒ，２Ｌは、一対のトグル機構１Ｒ，１Ｌの間に配置されて相互に噛み合わせた一対の歯車２０ａ，２０ｂと、各歯車２０ａ，２０ｂに対称的な位置に設けられたエキセン軸２１ａ，２１ｂとを有している。一対の歯車２０ａ，２０ｂは、各トグル機構１Ｒ，１Ｌの配置方向と一致して左右に並設され、それぞれの軸２２ａ，２２ｂがケーシング１１に軸支されている。一方の歯車２０ａの軸２２ａは、サーボモータＭを接続する減速機Ｇの回転軸Ｓと接続されている。従って、サーボモータＭが回転されて一方の歯車２０ａが一方向に回転されると、他方の歯車２０ｂがその反対方向に回転される。また、各エキセン軸２１ａ，２１ｂは、各歯車２０ａ，２０ｂ間でその対称位置に設けられているので、これら歯車２０ａ，２０ｂの回転に同調して回転される。そして、各エキセン軸２１ａ，２１ｂには、各トグル機構１Ｒ，１Ｌの連結リンク４ａ，４ｂが連結されている。従って、エキセン軸２１ａ，２１ｂの出力が連結リンク４ａ，４ｂを介して固定側リンク５ａ，５ｂと移動側リンク６ａ，６ｂの枢着部７に伝達される。

以上の構成を備える動力伝達装置Ｙの動作としては、サーボモータＭを回転させると、エキセン機構２Ｒ，２Ｌの一対の歯車２０ａ，２０ｂが相反する方向に回転され、各歯車２０ａ，２０ｂに対称位置に設けた各エキセン軸２１ａ，２１ｂが同調して回転される。各エキセン軸２１ａ，２１ｂの出力が連結リンク４ａ，４ｂを介して固定側リンク５ａ，５ｂと移動側リンク６ａ，６ｂの枢着部７に伝達され、各エキセン軸２１ａ，２１ｂが半回転する毎に枢着部７が押引される。これにより、固定側リンク５ａ，５ｂと移動側リンク６ａ，６ｂが屈伸運動され、出力受具１３が上下動される。この出力受具１３の上下動により、直動ガイド軸１４ａ，１４ｂを介して稼動側プレート３１が昇降動され、金型３０ａ，３０ｂで打抜作業等が行われる。

以上のように、本実施形態１の動力伝達装置Ｙによれば、エキセン機構２Ｒ，２Ｌの回転運動により一対のトグル機構１Ｒ，１Ｌを屈伸運動させるので、サーボモータＭからトグル機構１Ｒ，１Ｌへの動力伝達をすべて回転運動で行うことができる。従って、トグル機構１Ｒ，１Ｌを屈伸運動させるに際して従来のようなボールネジ機構等の直動機構を用いない分、全長を大幅に短くでき、容易に小型化を図ることができる。また、エキセン機構２Ｒ，２Ｌを用いることで装置構成を簡素にでき、低コストにすることができる。しかも、エキセン機構２Ｒ，２Ｌの一対の歯車２０ａ，２０ｂによりトグル機構１Ｒ，１Ｌの偏荷重が受け止められるので、一対のトグル機構１Ｒ，１Ｌよって出力受具１３に一層強い力を発生させることができる。従って、小型でも大きな力を発生させることができる。

（実施形態２）
図３には、実施形態２としての動力伝達装置Ｙ１を組み込んだ小型のプレス装置Ｘ１を示している。なお、この実施の形態２のプレス装置Ｘ１の全体構成は、上記実施形態１のプレス装置Ｘ（図１）において説明したとおりである。
そして、図３、図４に示すように、動力伝達装置Ｙ１は、その屈伸運動により出力受具１３を直線往復動させる一対のトグル機構１Ｒ’，１Ｌ’と、モータＭの回転運動により一対のトグル機構１Ｒ’，１Ｌ’を屈伸運動させるエキセン機構２’とを備えている。

エキセン機構２’は、サーボモータＭと接続されるエキセン輪２０と、このエキセン輪２０に設けられたエキセン軸２１と、エキセン軸２１に接続するコネクションロッド２３とを有している。なお、エキセン輪２０は、その中心軸２２がサーボモータＭを接続する減速機の回転軸（図示せず）と接続されている。従って、エキセン輪２０の回転に伴ってエキセン軸２１が回転されると、コネクションロッド２３が進退動される。

各トグル機構１Ｒ’，１Ｌ’は、駆動リンク４０ａ，４０ｂ、固定側リンク５０ａ，５０ｂ及び移動側リンク６０ａ，６０ｂを有し、左右対称に配置されている。固定側リンク５０ａ，５０ｂは、一端が固定部となるケーシング１１内壁にピンＰ２により軸着され、その中間位置に移動側リンク６０ａ，６０ｂがピンＰ３により連結されている。移動側リンク６０ａ，６０ｂは、一端が出力受具１３にピンＰ１により軸着され、他端が固定側リンク５０ａ，５０ｂとピンＰ３により軸着されている。また、一対のトグル機構１Ｒ’，１Ｌ’は、エキセン機構２’のコネクションロッド２３の他端をピンＰ６により接続するリンク受け１２が設けられ、このリンク受け１２に各駆動リンク４０ａ，４０ｂがピンＰ４により接続されている。そして、固定側リンク５０ａ，５０ｂは、移動側リンク６０ａ，６０ｂを連結する枢着部７から屈曲して延長片５１ａ，５１ｂが延長形成されており、この延長片５１ａ，５１ｂに駆動リンク４０ａ，４０ｂがピンＰ５により連結されている。なお、延長片５１ａ，５１ｂを屈曲形成することで固定側リンク５０ａ，５０ｂと移動側リンク６０ａ，６０ｂとが伸長された際に延長片５１ａ，５１ｂの配置スペースが確保されるとともに、モータ推力を増圧させることができる。

以上の構成を備える動力伝達装置Ｘ１の動作は、サーボモータＭを回転させると、エキセン機構２’のエキセン輪２０の回転に伴ってエキセン軸２１が回転し、エキセン軸２１に連結するコネクションロッド２３の先端が進退動される。このコネクションロッド２３の出力がリンク受け１２及び駆動リンク４０ａ，４０ｂを介して固定側リンク５０ａ，５０ｂの延長片５１ａ，５１ｂに伝達され、固定側リンク５０ａ，５０ｂと移動側リンク６０ａ，６０ｂの枢着部７が、エキセン軸２１の半回転毎に押引される。これにより、固定側リンク５０ａ，５０ｂと移動側リンク６０ａ，６０ｂが屈伸運動され、出力受具１３が上下動される。この出力受具１３の上下動により、直動ガイド軸１４を介して可動側プレート３１が昇降動され、金型３０ａ，３０ｂで打抜作業等が行われる。

ここで、図４の左側を参照して、上記トグル機構１Ｒ’，１Ｌ’は、最大伸長時（エキセン軸２１の下死点時）において、固定側リンク５０ａ，５０ｂと移動側リンク６０ａ，６０ｂとの枢着部７での角度θ２が１８０度未満に設定され、且つ駆動リンク４０ａ，４０ｂの角度θ１がリンク受け１２の進退方向と直交する方向に対して３度以上に設定されている。
これは、角度θ１、θ２の設定が上記条件から外れると（θ１＜３度、θ２≧１８０度）、図５のグラフに示す曲線Ｂのように、ストローク途中におけるトグル機構１Ｒ’，１Ｌ’のトルクが弱くなってしまう。
これに対して、角度θ１、θ２を上記条件（θ１≧３度、θ２＜１８０度）に設定することにより、図５のグラフに示す曲線Ａのように、ストローク途中におけるトグル機構１Ｒ’，１Ｌ’のトルクを大きく発揮させることができる。その結果、プレス装置としての使用に好適なものとすることができる。

以上のように、本実施形態２によれば、各トグル機構１Ｒ’，１Ｌ’においてはエキセン機構２’から動力伝達される延長片５１ａ，５１ｂは、移動側リンク６０ａ，６０ｂとの枢着部７から固定側リンク５０ａ，５０ｂより延びて配置されるので、てこの作用より、延長片５１ａ，５１ｂの長さに応じてエキセン機構２’からの推力を大きく増圧させることができる。また、この延長片５１ａ，５１ｂが枢着部７から屈曲形成されることにより、延長片５１ａ，５１ｂを長く形成することができ、モータ推力の増圧をより大きくすることができる。その結果、上記トグル機構１Ｒ’，１Ｌ’と上記エキセン機構２’とを組み合わせることで、装置を簡素にでき、小型化を図ることができる。また、装置構成を簡素化することで、低コストにすることができる。

実施形態１によるプレス装置の構成を示す模式図である。 実施形態１のプレス装置の動力伝達装置の構成を示す斜視図である。 実施形態２によるプレス装置の構成を示す模式図である。 実施形態２のプレス装置の動力伝達装置の構成を示す側面図である。 実施形態２において使用されるトグル機構のストロークとトルクとの関係を示すグラフである。 従来例として、トグル機構と直動機構を備えた型締機の構成を示す模式図である。

符号の説明

１Ｒ，１Ｌ，１Ｒ’，１Ｌ’ トグル機構
２Ｒ，２Ｌ，２’ エキセン機構
５ａ，５ｂ，５０ａ，５０ｂ 固定側リンク
６ａ，６ｂ，６０ａ，６０ｂ 移動側リンク
７ 枢着部
１２ リンク受け
１３ 出力受具
２０ａ，２０ｂ 歯車
２０ エキセン輪
２１ａ，２１ｂ、２１ エキセン軸
２３ コネクションロッド
４０ａ，４０ｂ 駆動リンク
５１ａ，５１ｂ 延長片
Ｍ モータ
Ｘ，Ｘ１ プレス装置
Ｙ，Ｙ１ 動力伝達装置

Claims (3)

1. ２本のリンクを屈伸自在に枢着したトグル機構を対称的に配設し、モータの回転運動を上記一対のトグル機構に伝達してトグル機構に連結する出力受具を直線往復動させる動力伝達装置であって、
   一方にモータからの回転軸を連結して相互に噛み合わせた一対の歯車を設けると共に各歯車に対称的な位置にエキセン軸を設け、各エキセン軸の出力を上記一対のトグル機構に連結し上記リンクの枢着部を押引してトグル機構を屈伸運動させるエキセン機構を配設した動力伝達装置。
2. ２本のリンクを屈伸自在に枢着したトグル機構を対称的に配設し、モータの回転運動を上記一対のトグル機構に伝達してトグル機構に連結する出力受具を直線往復動させる動力伝達装置であって、
   モータからの回転軸を連結するエキセン輪にエキセン軸を設けると共にエキセン軸に一端を接続するコネクションロッドを設け、このコネクションロッドの他端の出力を上記一対のトグル機構に連結し上記リンクの枢着部を押引してトグル機構を屈伸運動させるエキセン機構を配設し、
   上記一対のトグル機構は、上記エキセン機構のコネクションロッドの他端を接続するリンク受けを設けると共にリンク受けに連結する一対の駆動リンクを設け、且つ上記２本のリンクのうちの一方のリンクにおいて他方のリンクとの枢着部から延長片を延長形成し、各延長片に上記駆動リンクを連結する構成とした動力伝達装置。
3. 請求項２に記載の動力伝達装置において、
   上記トグル機構は、伸長時において、上記２本のリンクの枢着部での角度が１８０度未満に設定され、且つ駆動リンクの角度がリンク受けの進退方向と直交する方向に対して３度以上に設定されている動力伝達装置。

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