JP2017194138A - カップリング、およびプラスチック成形周辺装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動側と従動側を繋いだカップリングにおいて、偏心による接触面同士の擦れを抑制することである。
【解決手段】本発明に係るカップリングは、駆動軸の軸端と従動軸の軸端を繋ぎ、動力を伝達するカップリングであって、駆動軸、もしくは従動軸の軸端の一方に、回転軸受を中心として回転を可能とする回転体を複数有している、ことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、カップリング、およびプラスチック成形周辺装置に関する。

従来、モータなどの駆動源による動力を伝達する方式として、駆動源の動力を伝える駆動側と、該動力の伝達を受ける従動側とを接触することで動力を伝えるカップリングが知られている。カップリングとは、駆動源からの動力を伝達する駆動部材と、駆動部材より駆動源からの動力を受ける従動部材とを繋ぎ合わせたものである。このカップリングは、モータなどの駆動源による回転を効率的に伝達し、車や工業用設備等で広く活用されている。

カップリングの動作原理は、動力を伝える駆動側と動力の伝達を受ける従動側を物理的に接触させ、駆動側が起こす回転駆動を従動側に伝えるというものである。回転駆動の基盤となる駆動側の軸（駆動軸）と回転駆動を受ける従動側の軸（従動軸）が同軸であれば、駆動側と従動側の接触面が常時定位置で回転駆動するため、安定した回転駆動を伝えることが可能となる。

しかし、このカップリングを構成する駆動側と従動側の製造工程、および組立加工の工程において、両軸心の平行誤差である偏心、両軸心の角度誤差である偏角、軸−軸間の軸方向の移動によるエンドプレイなどの様々な動力伝達阻害因子が発生してしまう。これは、駆動側、および従動側を別々に製造する製造工程上での微少な軸心の差異、駆動側と従動側とを繋げる加工工程上での微少な軸心の差異などが少なからず発生してしまうためである。特に、両軸心の平行誤差である偏心は、駆動側と従動側の回転軸そのものがズレてしまうため、駆動側と従動側の接触面における擦れが発生する。

上記のように接触面による擦れの発生は、安定した回転駆動の阻害要因となっていることの他に、物理的な面接触の摩擦により生じる摩耗粉の発生が大きな問題となっている。物と物が物理的に接触することで接触面の摩擦力による擦れが発生する。この擦れにより発生する摩耗粉が、例えば、製造工程上で製品に混入してしまったりすることで製品不良の大きな原因となってしまう。また、互いに擦れる駆動側、および従動側の接触箇所が削れてしまうことで、動力伝達効率が低下してしまう。

上記問題に鑑みて、カップリングの回転駆動の偏心による面接触の擦れを抑制することが求められている。例えば、特許文献１に記載の発明では、駆動軸と従動軸のどちらか一方の軸端に、接触面積を極力少なくするよう円筒の突起物を備えるカップリングが開示されている。接触面が曲面であるため、平面同士の接触に比べると、接触面積を小さくできるが、固定箇所の擦れにより摩耗の集中が起こってしまい、やはり従来と同様に摩耗粉が発生して、駆動軸と従動軸の接触箇所が削れてしまう。

特開平６−１９３６４０号公報

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、駆動側と従動側を繋いだカップリングにおいて、偏心による接触面同士の擦れを抑制することである。

係る目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有することとする。

本発明に係るカップリングは、駆動軸の軸端と従動軸の軸端を繋ぎ、動力を伝達するカップリングであって、駆動軸、もしくは従動軸の軸端の一方に、回転軸受を中心として回転を可能とする回転体を複数有している、ことを特徴とする。

本発明に係るプラスチック成形周辺装置は、駆動軸、もしくは従動軸の軸端の一方に、回転軸受を中心として回転を可能とする回転体を複数有するカップリングを備えている、ことを特徴とする。

本発明によれば、回転駆動の際に、偏心による駆動側と従動側の接触面同士の擦れを抑制することが可能となる。

本発明の実施形態にかかる駆動部材の概略図である。 本発明の実施形態にかかる従動部材の概略図である。 本発明の実施形態にかかる駆動部材と従動部材の連結によるカップリングの概略図である。 本発明の実施形態にかかる駆動部材と従動部材の接触面の概略図である。 本発明の実施形態にかかるカップリングの回転駆動における接触面の概略図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明は主として、プラスチック成形周辺装置内に配置されているカップリングに関するものである。まず、本発明の実施形態にかかる駆動部材と従動部材について説明する。図１は本発明の実施形態にかかる駆動部材の概略図である。駆動部材１は駆動軸を中心とした円柱型の形状を成しているものである。駆動部材１は駆動軸１１を中心とした回転駆動を実現する。

駆動部材１には、片一方の軸端である面に軸受１３を囲うように回転体１２が設置されている。回転体１２は例えば外力の作用を受けた際などに、軸受１３を中心として回転体１２自身が軸１４の周りを回転できるものである。また回転体１２は、例えば、外輪を樹脂材やゴム材などによって覆われているものとする。これは、材質面でカップリングを回転駆動させた際の部材間の接触による擦れを抑制できる効果がある。また、回転体１２、および軸受１３は一つだけでなく、複数備えていること、つまり従動部材との接触箇所が１箇所だけでなく複数個所有していることが好ましい。これは偏心により生じる回転のむらを抑制することに効果がある。

次に、本発明の実施形態にかかる従動部材について説明する。図２は本発明の実施形態にかかる従動部材の概略図である。従動部材２は従動軸２１を有しており、駆動部材１の回転伝達を受け、従動軸２１を中心とした回転駆動を実現する。従動部材２は片一方の軸端の面上に軸端の延長方向に向かって凸型の固定部材２２を有している。

固定部材２２は、側面から見ると四角形型に突起しており、回転軌道が描く円の半径方向に向かう二つの断面を有する構造となっている。カップリングは、この断面と駆動部材１の回転体とを接触させたものである。例えば、従動部材２は金属、およびセラミックスなどで構成されているが、駆動部材１、および従動部材２が接触する接触箇所が互いに異なる材質であれば各々の部材の材質において特定の限定はしない。尚、本実施例では、駆動部材１の軸端に軸受１３と回転体１２を備え、従動部材２に固定部材２２を備えているが、軸受１３と回転体１２が従動側に備えられていてもよく、本実施例の形状に限定されず、駆動部材１と従動部材２の構成を入れ替えてもよい。

次に、本発明の実施形態のカップリングの回転駆動の説明を行う。図３は、駆動部材１と従動部材２とが接触したカップリングの概略図である。尚、ここでは説明の簡略化のために、軸受１３、回転体１２、および固定部材２２が各々一つずつでの説明とする。複数の軸受１３、回転体１２、および固定部材２２を有する場合にも、同様のカップリングを実現するものとする。

駆動部材１の回転駆動は、回転体１２と固定部材２２の回転軌道が描く円の半径方向に向かう断面とが接触することで従動部材２側に伝わることが可能となる。図３では、回転体１２と固定部材２２とが接触しており、かつ駆動軸１１と従動軸２１の軸心の平行誤差もなく偏心状態でなければ、接触面同士の擦れは発生せず、効率的な回転駆動を実現できる状態であると言える。

駆動軸と従動軸を備える部材によるカップリングでは、回転駆動する際に互いの軸心がズレた偏心状態が少なからず発生してしまう。本発明ではこのような状態であっても駆動部材と従動部材の接触面の擦れによる摩耗、部材の削れを抑制できるカップリングを提案する。次に、本発明によるカップリングの回転駆動の実施形態についての説明を行う。

図４は、図３の駆動部材１と従動部材２とが接触したカップリングを駆動軸の延長方向から見た接触断面３の断面図である。駆動部材１は二つの軸受１３と回転体１２を備えており、従動部材２は二つの固定部材２２を備えている。固定部材２２の円周方向に向かう一つの断面と回転体１２の一部が接触している。

駆動源の回転に基づいて駆動部材１が回転すると、回転体と固定部材との接触により、駆動部材１の回転が従動部材２に伝達される。しかし、駆動部材１、もしくは従動部材２が、回転駆動により引き起こされる偏心によって、接触部分の擦れが発生する。本発明の実施形態における偏心での接触断面の状態について、図５を用いて説明する。

回転駆動により、偏心状態となる。仮に駆動部材１の駆動軸で偏心となっていることを考えてみると、まず、偏心により、駆動部材１の回転軌道は従動部材２の回転軌道とズレることになる。つまり、回転軌道のズレによって、回転体１２と固定部材２２とが擦れる状況が生まれる。

更に、偏心による回転軌道のズレは常に一定ではない場合は、軸心の位置が安定せずに、常時接触面が擦れるような状況となる。本発明では、接触する一方を軸受の周りに回転可能な回転体１２としている。

回転体１２は固定部材２２と接触している状況では、偏心による接触面間に生じる摩擦力を回転体１２が軸受に沿って回転するための回転力に一部変換することが可能となる。回転体１２は、回転体１２と固定部材２２との擦れにより生じる摩擦力、および固定部材２２が回転体１２を押す力の一部を自身が回転するための回転力に変換し、回転体１２が回転する。このようにカップリングの回転駆動時の偏心により生じる部材間の摩擦力を、回転体を回転させるための回転力として分散させることで、本発明は、従来のカップリングよりも大幅に擦れを抑制することが可能となる。

また、更なる効果として、従来であれば部材間の接触による接触面は常に定位置であったが、片一方の接触部材を回転可能な回転体とすることで、接触箇所を複数個所に分散させることができる。すなわち、部材の固定箇所の削れを抑制し、部材全体の品質低下の抑制に効果的である。

本発明のカップリングは、偏心状態による部材間の接触により生じる摩耗を抑制する点で有望であると言える。尚、本発明のカップリングはプラスチック成形周辺装置内での配置に限定されず、例えば車のエンジンなどに代表される回転駆動機器全般で適用可能である。

以上、本発明を好適な形態で行う実施例を説明した。ここでは特定の具体例を示して説明を行ったが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱しない範囲で、本具体例の様々な修正、および形態変更などが可能である。例えば、回転体の一例としてはコンベアなどの搬送機器に用いる摺動性の高いローラなどを用いてもよい。また、用いる回転体は、駆動部材、もしくは従動部材から着脱可能なように構成されていることが好ましい。また、本発明のカップリングは、駆動部材、および従動部材が着脱可能なよう構成されている。互いの接触により生じる部材の摩耗が進行することで、カップリングの動力伝達機能も低下する。駆動部材、および従動部材を着脱可能なように構成することで、高機能な動力伝達を維持するための部品交換におけるコスト削減を実現できることになる。

本発明により、回転駆動の際に、偏心による駆動側と従動側の接触面同士の擦れを抑制することが可能となる。

本願発明を実現できるような構成であれば、用いる装置の具備する内容、および装置の数量などは本実施例に限定されない。

１ 駆動部材
２ 従動部材
１１ 駆動軸
１２ 回転体
１３ 軸受
２１ 従動軸
２２ 固定部材

本発明に係るカップリングは、駆動軸の軸端と従動軸の軸端を繋ぎ、動力を伝達するカップリングであって、前記駆動軸、又は前記従動軸の軸端の一方の面上に、回転軸受を中心として回転を可能とする回転体を複数有すると共に、 前記駆動軸、又は前記従動軸の軸端の他方の面上に、当該軸端の外側軸方向に延伸する凸型の固定部を複数有し、前記固定部は、前記他方の面上であって、軸の回転軌道が描く円の半径方向の対向する位置に設けられ、前記凸型における円周方向に向かうとともに前記円の半径方向に向かう面と、前記回転体とが接触することを特徴とする。

本発明に係るプラスチック成形周辺装置は、駆動軸の軸端と従動軸の軸端を繋ぎ、動力を伝達するカップリングであって、前記駆動軸、又は前記従動軸の軸端の一方の面上に、回転軸受を中心として回転を可能とする回転体を複数有すると共に、前記駆動軸、又は前記従動軸の軸端の他方の面上に、当該軸端の外側軸方向に延伸する凸型の固定部を複数有し、前記固定部は、前記他方の面上であって、軸の回転軌道が描く円の半径方向の対向する位置に設けられ、 前記凸型における円周方向に向かうとともに前記円の半径方向に向かう面と、前記回転体とが接触するカップリングを備えている、ことを特徴とする。

Claims (6)

1. 駆動軸の軸端と従動軸の軸端を繋ぎ、動力を伝達するカップリングであって、
   前記駆動軸、もしくは従動軸の軸端の一方に、回転軸受を中心として回転を可能とする回転体を複数有している、
   ことを特徴とするカップリング。
2. 前記駆動軸、もしくは従動軸の軸端のもう一方に、軸端延長方向に向かって凸型の固定部を複数有しており、
   互いに接触する前記回転体と前記固定部は、異なる材質で構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のカップリング。
3. 前記回転体の外輪は樹脂製、またはゴム製である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のカップリング。
4. 前記回転体は、前記駆動軸の軸端に２つ設置されている、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のカップリング。
5. 前記回転体は、前記駆動軸、もしくは従動軸に対して着脱可能となるように設置されている、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のカップリング。
6. 請求項１から５に記載のカップリングを備える、
   ことを特徴とするプラスチック成形周辺装置。

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