JP2018123884A - プーリー群および動力伝達機構 - Google Patents

Abstract

【課題】互いの軸心が平行になるように設けられた複数のプーリーと、それらのプーリーの外周面側に巻き掛けられた動力伝達部材と、を備えた動力伝達機構において、プーリーの軸心間距離を小さくすることができる技術を提供する。【解決手段】第１プーリー１は、少なとも１つの第１大径部１２と、少なくとも１つの第１小径部１３を備えている。第２プーリー２は、第１大径部１２に対応する位置に形成された第２小径部２３と、第１小径部１３に対応する位置に形成された第２大径部２２と、を備えている。第１軸心Ｃ１と第２軸心Ｃ２との距離を第１大径部１２の最大半径と第２大径部２２の最大半径との和よりも小さくなるように第１プーリー１と第２プーリー２とを配置した状態において、第２大径部２２は第１小径部１３に接触しない大きさに構成されるとともに、第２小径部２３は第１大径部１２と接触しない大きさに構成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、動力伝達部材が巻き掛けられるプーリー群と動力伝達機構に関する。

従来、プーリーと、プーリーの外周面に巻き掛けられたベルトやチェーン等の動力伝達部材と、を備えた動力伝達機構が知られている（例えば、特許文献１）。このような動力伝達機構は、例えば、動力の伝達や、動力伝達部材の表面を用いた搬送装置等に用いることができる。

図１２は、従来の動力伝達機構におけるプーリーの配置を示す図である。この動力伝達機構は、第１プーリー１０１，第２プーリー１０２，ベルト（電力伝達部材）１０３を備えている。第１プーリー１０１および第２プーリー１０２は、いずれも略円筒形状であり、各々の回転軸を中心に回転可能となっている。また、第１プーリー１０１および第２プーリー１０２は、各々の回転軸が互いに平行となるように配置されている。また、ベルト１０３は、第１プーリー１０１および第２プーリー１０２の外周面に巻き掛けられている。ここで、第１プーリー１０１の半径はＲ１であり、第２プーリー１０２の半径はＲ２である。

このように第１プーリー１０１および第２プーリー１０２を配置するためは、第１プーリー１０１と第２プーリー１０２との軸心間距離Ｌを、それぞれの半径Ｒ１とＲ２との和より小さくすることができない。すなわち、Ｌ＞Ｒ１＋Ｒ２としなければならない。

特開２００９−２８０３９１号公報

一方、装置の小型化や、特許文献１にあるような機構上の理由などにより、第１プーリー１０１と第２プーリー１０２との軸心間距離Ｌを小さくすることを求められる場合がある。しかしながら、上述したように、第１プーリー１０１と第２プーリー１０２との軸心間距離Ｌは、それぞれの半径の和Ｒ１＋Ｒ２よりも小さくすることができない。そのため、軸心間距離Ｌを小さくするためには、プーリーの半径を小さくする必要がある。しかしながら、以下に示すように、プーリーの半径は動力伝達部材による制約を受けるため、自由にプーリーの半径を小さくすることができない。

図１２に示すように、ベルト１０３は第１プーリー１０１および第２プーリーに対して、外方において大きく曲がるようにして巻き掛けられている。そのため、プーリーの半径（Ｒ１とＲ２との少なくとも一方）を小さくするに伴って、ベルト１０３の曲げ半径が小さくなる。一方、ベルトには許容曲げ半径が規定されており、その許容曲げ半径よりも小さな曲げ半径で使用すると、ベルトに耐久性等の問題が生じるため、好ましくない。すなわち、プーリーの半径は、使用するベルトの許容曲げ半径の制約を受け、所定値よりも小さくすることができない。

また、動力伝達部材として歯付ベルトやチェーンを使用する場合には、プーリーの半径を小さくすると、ベルトやチェーンの脈動が生じやすくなる。そのため、脈動が生じない程度のプーリー半径とする必要があり、この場合にも、プーリーの半径を小さくすることに対する制約が生じる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、互いの軸心が平行になるように設けられた複数のプーリーと、それらのプーリーの外周面側に巻き掛けられた動力伝達部材と、を備えた動力伝達機構において、プーリーの軸心間距離を小さくすることができる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る、第１軸心周りに回転可能な第１プーリーと第２軸心周りに回転可能な第２プーリーとを備えたプーリー群であって、前記第１プーリーと、前記第２プーリーと、前記第１軸心と前記第２軸心とが平行となるように配置された当該第１プーリーと当該第２プーリーとの外周面側に巻き掛けられる帯状の動力伝達部材と、を備えた動力伝達機構に用いられるプーリー群は、前記第１プーリーは、前記第１軸心方向に交互に形成された、少なとも１つの第１大径部と、少なくとも１つの第１小径部を備え、前記第２プーリーは、前記第２軸心方向において、前記第１大径部に対応する位置に形成された第２小径部と、前記第１小径部に対応する位置に形成された第２大径部と、を備え、前記第１軸心と前記第２軸心との距離を前記第１大径部の最大半径と前記第２大径部の最大半径との和よりも小さくなるように前記第１プーリーと前記第２プーリーとを配置した状態において、前記第２大径部は前記第１小径部に接触しない大きさに構成されるとともに、前記第２小径部は前記第１大径部と接触しない大きさに構成されている。

また、本発明に係るプーリー群の好適な実施形態の一つでは、前記第１大径部と前記第２大径部とのうち、第１方向側の端部に位置する大径部と、前記第１方向と反対側の第２方向側の端部に位置する大径部と、は、径方向外側に突出するフランジを備えている。

また、本発明に係るプーリー群の好適な実施形態の一つでは、前記第１小径部と前記第２小径部とのうち、前記フランジが形成された大径部に対応する位置にある小径部は、前記フランジの接触を回避する凹部が形成されている。

また、本発明に係るプーリー群の好適な実施形態の一つでは、前記第１プーリーと前記第２プーリーとの少なくとも一方は、複数の円盤状部材を互いに盤面が離間するように積層されて構成されている。

また、本発明は、上述のいずれかのプーリー群と、帯状の動力伝達部材とを備えた動力伝達機構をも権利範囲としており、そのような動力伝達機構の好適な実施形態の一つでは、前記第１プーリーと前記第２プーリーとは、前記第１軸心と前記第２軸心とが平行、かつ、対応する第１大径部と第２小径部および第２大径部と第１小径部が軸心方向において同じ位置となるよう配置され、前記動力伝達部材は、前記第１プーリーおよび前記第２プーリーの外周面側に巻き掛けられ、前記第１軸心と前記第２軸心との距離が、前記第１大径部の最大半径と前記第２大径部の最大半径との和よりも小さく、かつ、対応する第１大径部と第２小径部および第２大径部と第１小径部が互いに接触しない距離となるように配置されている。

また、本発明に係る動力伝達機構の好適な実施形態の一つでは、前記第１プーリーおよび前記第２プーリーの外周面に、補助動力伝達部材が巻き掛けられ、前記動力伝達部材は、前記補助動力伝達部材を介して、前記第１プーリーおよび前記第２プーリーの外周面側に巻き掛けられている。

上述した本発明に係るプーリー群や動力伝達機構によれば、第１プーリーと第２プーリーとの半径を小さくすることなく、軸心間距離を所定距離まで縮めることができる。すなわち、プーリー半径を小さくすることに起因する動力伝達部材の不具合の発生を抑制しつつ、プーリーの軸心間距離を縮めることができる。これにより、装置構成の自由度が増し、装置の小型化や能力の向上等に寄与することができる。

本発明に係る動力伝達機構の概略斜視図である。 実施例１における動力伝達機構の平面図である。 図２の動力伝達機構の断面図である。 実施例２における動力伝達機構の平面図である。 図４の動力伝達機構の断面図である。 実施例３における動力伝達機構の平面図である。 図６の動力伝達機構の断面図である。 実施例４における動力伝達機構の平面図である。 図８の動力伝達機構の断面図である。 実施例５におけるプーリーの断面図である。 実施例６における動力伝達機構の平面図である。 従来の動力伝達機構の斜視図である。

以下に図面を用いて、本発明に係る動力伝達機構の実施形態を説明する。

図１，２および３はそれぞれ、本実施例における動力伝達機構の概略斜視図，平面図，およびＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。なお、図２において、分かりやすくするために、ベース板４を透過させて表している。

図に示すように、動力伝達機構Ａは、第１プーリー１，第２プーリー２，ベルト３（本発明における動力伝達部材の例），ベース板４，５を備えている。ベース板４とベース板５とは対向するように配置され、その間に第１プーリー１および第２プーリー２とが配置されている。第１プーリー１と第２プーリー２とは、回転シャフトと一体となっており、各々の回転シャフトはベース板４およびベース板５に、各々の軸心Ｃ１（本発明の第１軸心に相当）および軸心Ｃ２（本発明の第２軸心に相当）周りに回転可能に支持されている。また、第１プーリー１と第２プーリー２とは、軸心Ｃ１と軸心Ｃ２とが互いに平行になるように配置されている。このように配置された第１プーリー１および第２プーリーの外周面１１，２１にはベルト３が巻き掛けられている。

動力伝達機構Ａは、例えば、略円筒状の物体を搬送する経路の両脇に１つずつ配置して使用することができる。このとき、第１プーリー１と第２プーリー２とに接しているベルト３の部分が対向するように、２つの動力伝達機構Ａを配置する。また、ベルト３にはモーター等の駆動装置からの動力が伝達されるように構成されている。これにより、２つの動力伝達機構Ａのベルト３により略円筒状の物体の側面を挟持し、ベルト３を介して動力を伝達することができる。

第１プーリー１は、円筒形ではなく、２つの大径部１２（本発明の第１第径部に相当）と、その間に形成された小径部１３（本発明の第１小径部に相当）と、を備えている。また、第２プーリー２も円筒形ではなく、３つの大径部２２（本発明の第２大径部に相当）と、隣接する大径部２２の間に形成された２つの小径部２３（本発明の第２小径部に相当）と、を備えている。また、軸心Ｃ１と軸心Ｃ２とが平行になるように第１プーリー１と第２プーリー２とを配置した際に、これらの軸心方向において、各々の大径部１２と各々の小径部２３とが、各々の大径部２２と各々の小径部１３とが対応する位置になるように構成されている。

具体的には、大径部１２は半径Ｒ１，厚み（軸心方向長さ）Ｄ１を有する円盤状に構成され、小径部１３は半径ｒ１，厚みｄ１を有する円筒状に構成されている。一方、大径部２２は半径Ｒ２，厚みＤ２を有する円盤状に構成され、小径部２３は半径ｒ２，厚みｄ２の円筒状に構成されている。ここで、大径部１２の厚みＤ１は小径部２３の厚みｄ２よりも小さく、大径部２２の厚みＤ２は小径部１３の厚みｄ１よりも小さく構成されている（図３参照）。

第１プーリー１と第２プーリー２とをこのように構成することにより、図３に示すような配置が可能となる。具体的には、軸心方向では一方の大径部と他方の小径部とが対応する位置となり、平面視では双方の大径部が重なり合うように、第１プーリー１と第２プーリー２とを配置することができる。換言すると、一方の大径部と他方の小径部とが対応する位置となるように、第１プーリー１と第２プーリー２との軸心方向の位置が定められ、また、一方の大径部が、他方の大径部どうしの間、すなわち、小径部の周囲の空間に入り込むように、軸心方向と直交する平面における第１プーリー１と第２プーリー２との位置が定められている。

幾何的には、軸心Ｃ１と軸心Ｃ２との軸心間距離Ｌを、大径部１２の半径Ｒ１と大径部２２の半径Ｒ２との和よりも小さくすることができる。ただし、一方の大径部が他方の小径部に接触することを回避するために、軸心間距離Ｌは小径部１３の半径ｒ１と大径部２２の半径Ｒ２との和、および、大径部１２の半径Ｒ１と小径部２３の半径ｒ２との和よりも大きくする必要がある。

このような構成により、プーリーの半径を小さくすることなく、軸心間距離Ｌを従来よりも短くすることができる。具体的には、Ｒ１＋ｒ２，Ｒ２＋ｒ１＜Ｌ＜Ｒ１＋Ｒ２を満たす軸心間距離Ｌを設定することができる。

なお、本実施例の場合、第１プーリー１の両端部の小径部１３は、一方に大径部１２が備えられていない。この場合、これらの小径部１３の厚みは隣接する大径部１２とベース板４またはベース板５との距離として考えれば良い。

本実施例では、２つの大径部１２の半径は全てＲ１あり、３つの大径部の半径は全てＲ２であるため、本発明における第１大径部の最大半径および第２大径部の最大半径はそれぞれ、Ｒ１およびＲ２となる。

図４，５を用いて本実施例における動力伝達機構Ａを説明する。実施例１と同じ構成には同じ符号を付しており、基本的には異なる部分のみを説明する。なお、以下の説明において、外側面とは軸心方向における外方側の面、内側面とは軸心方向における内方側の面を指す。

本実施例における第２プーリー２は、軸心方向両端部に位置する大径部２２に周方向外側に突出するフランジ２２ａが形成されている。このフランジ２２ａの外側面は大径部２２の外側面と同一平面を構成している。一方、フランジ２２ａの内側面は、大径部２２の外側面に対して傾斜するように構成されている。具体的には、フランジ２２ａの内側面は、周方向外側が周方向内側よりも、軸心方向外側となるように傾斜している。すなわち、図５に示しているように、フランジ２２ａの断面形状は略台形状であり、基端部（大径部２２との接続部分）の方が先端部よりも厚く構成されている。このように構成することにより、ベルト３がフランジ２２ａに乗り上げにくくなっている。

このフランジ２２ａは、図５に示すように、第２プーリー２に巻き掛けられたベルト３を軸心方向両側から挟み込む構成となっている。これにより、ベルト３の蛇行等を抑制し、安定した動力の伝達を行うことができる。

図に示されているように、大径部２２はいずれも半径Ｒ２を有しているが、３つの大径部２２のうち軸心方向両端部に位置する大径部２２には、径方向長さＲＦ２を有するフランジ２２ａが形成されている。そのため、第１プーリー１と第２プーリー２とを配置する際には、フランジ２２ａが対応する第１小径部１３に接触しないようにしなければならない。そのため、本実施例では、第２大径部の最大半径をＲ２＋ＲＦ２をとして考えればよい。

図６，７を用いて本実施例における動力伝達機構Ａを説明する。上述の実施例と同じ構成には同じ符号を付しており、基本的には異なる部分のみを説明する。

本実施例では、第１プーリー１は内部にベアリング１４を備え、ベアリング１４は止め輪１５で固定されている。第２プーリー２も同様に、内部にベアリング２４を備え、ベアリング２４は止め輪２５で固定されている。また、第１プーリー１および第２プーリー２は、各々回転シャフト１８，２８が内挿されている。回転シャフト１８はベース板４に挿通されたボルト１７と、抜け止座金１６およびボルト１９によって、第１プーリー１に対して固定されている。回転シャフト２８も同様に、ベース板４に挿通されたボルト２７と、抜け止座金２６およびボルト２９によって、第２プーリー２に対して固定されている。

また、本実施例では、実施例２と同様にプーリーにフランジが形成されている。ただし、実施例２では、第２プーリー２に２つのフランジ２２ａが設けられていたが、本実施例では、第１プーリー１の最も上方（本発明の第１方向に相当）側に位置する大径部１２と、第２プーリー２の最も下方（本発明の第２方向に相当）側に位置する大径部２２に、それぞれフランジ１２ａとフランジ２２ａとが形成されている。このように、フランジを形成しても、実施例２と同様に、ベルト３の蛇行等を抑制し、安定した動力の伝達を行うことができる。

さらに、本実施例では、フランジが形成された大径部に対応する小径部に、フランジとの接触を避けるための凹部が形成されている。具体的には、フランジ１２ａが形成された最も上方の大径部１２に対応する、最も上方の小径部２３には、フランジ１２ａの形状に適合した凹部２３ａが形成されている。一方、フランジ２２ａが形成された最も下方の大径部２２に対応する、最も下方の小径部１３には、フランジ２２ａの形状に適合した凹部１３ａが形成されている。このように、小径部に凹部を形成することにより、軸心間距離を設定する際に、フランジの影響を受けなくすることができる。すなわち、凹部を形成することにより、大径部にフランジが形成されていても、大径部の最大半径をフランジの径方向長さを考慮しない長さとすることができる。本実施例の場合には、本発明における第１大径部の最大半径および第２大径部の最大半径はそれぞれＲ１およびＲ２となり、実施例２よりも軸心間距離Ｌを短く設定することができる。なお、実施例２の場合のように、大径部２２にのみフランジ２２ａを形成した場合であっても、対応する小径部１３に凹部を形成することができる。

なお、本実施例では、第１プーリー１と第２プーリー２とは、同一の形状を有し、互いに上下方向が反対になるように組み付けられている。このように第１プーリー１と第２プーリー２とを構成することにより、製造コストを削減することができる。

図８，９を用いて本実施例における動力伝達機構Ａを説明する。上述の実施例と同じ構成には同じ符号を付しており、基本的には異なる部分のみを説明する。

本実施例では、第１プーリー１は、スペーサー８を介して複数の円盤状部材６を積層することにより構成されている。このとき、円盤状部材６が大径部１２を構成し、スペーサー８が小径部１３を構成している。第２プーリー２も同様に、スペーサー９を介して複数の円盤状部材７を積層することにより構成されている。このとき、円盤状部材７が大径部２２を構成し、スペーサー９が小径部２３を構成している。

積層された円盤状部材６とスペーサー８との中心部分には、回転シャフト１８が内挿され、回転シャフト１８の両端から抜け止座金１６を介してボルト１７で一体的に固定されて、第１プーリーを形成している。第２プーリー２も同様に、積層された円盤状部材７とスペーサー９との中心部分に、回転シャフト２８が内挿され、回転シャフト２８の両端から抜け止座金２６を介してボルト２７で一体的に固定されて構成されている。また、本実施例では、第１プーリー１および第２プーリー２は、ベアリングケース１０を介してベース板４に固定されている。

一般的に、本発明に係るようなプーリーでは、小径部の軸心方向長さを短くする方が、外周面とベルトとの接触が安定するために好ましい。しかしながら、切削によりプーリーを形成する場合には、小径部の軸心方向長さや周方向長さが加工機械の制限によって規制されてしまう。一方、本実施例のように、複数の円盤状部材を積層すれば、そのような制限を受けることがない。また、プーリーを一体的に形成する場合と比べて、加工が容易なため、製造コストを削減することもできる。さらには、円盤状部材の積層数を変更するだけで、プーリー全体の軸心方向長さを変更できるため、種々の幅のベルトに対応することができる。

なお、本実施例では、円盤状部材とスペーサーとを別体に構成したが、円盤状部材とスペーサーとを一体的に構成しても構わない。

図１０を用いて本実施例におけるプーリーの形状を説明する。上述の実施形態では、大径部は断面形状が略矩形状に構成されていたが、本実施形態では、各々の大径部は断面形状が略台形状に構成されている。より具体的には、大径部は、基端部側（周方向内側）が外端部側（周方向外側）よりも長い等脚台形となるように構成されている。このとき、断面における台形の脚を構成する面の、軸心と直交する平面に対する傾斜角（図中のθ１，θ２）が、２°から４５°程度となるように構成することが好ましい。

図１１を用いて本実施例における動力伝達機構を説明する。本実施例では、第１プーリー１および第２プーリー２の外周面に、補助ベルト３１（本発明における補助動力伝達部材の例を巻き掛け、補助ベルト３１）の外周面にベルト３を巻き掛けている。これにより、プーリーの外周面に形成された凹凸に起因して、ベルト３が変形したり、摩耗したりする等の不都合を回避することができる。

〔別実施形態〕
（１）第１大径部の最大半径と第２大径部の最大半径とは、同一でも、異なっていても構わない。

（２）動力伝達部材としては、タイミングベルト、Ｖベルト、蛇行防止ベルトに見られる桟付ベルト、ローラーチェーン、プラスチックチェーン、単純な平ベルト等、種々のものを使用することができる。なお、動力伝達部材および補助動力伝達部材は、端が無い輪形状(エンドレス形状)でもよいし、繋がっていない帯形状(オープン形状)でも構わない。また、動力伝達部材の外方側（プーリーとは反対側）に、スポンジライニング、ゴムライニング、搬送用アタッチ等を設けても構わない。

（３）大径部１２および小径部１３の軸心方向長さは適宜変更可能であり、また、全ての大径部１２または全ての小径部１３が同じ厚みである必要はない。なお、これらの厚みに応じて、大径部２２および小径部２３の軸心方向長さも適宜変更すればよい。

（４）上述の実施形態では、２つのプーリーを備えた動力伝達機構Ａを示したが、３つ以上のプーリーを備えても構わない。その場合には、互いに隣接するプーリーを第１プーリー１と第２プーリー２として考えればよい。

本発明は、少なくとも２つのプーリーと、それらのプーリーの外周面に巻き掛けられる動力伝達部材と、を用いた動力伝達技術に利用することができる。例えば、駆動装置からの駆動力を動力伝達部材を介してプーリーに伝達したり、駆動装置からの駆動力をプーリーを介して動力伝達部材に伝達する技術に用いることができる。

Ａ：動力伝達機構
Ｃ１：軸心（第１軸心）
Ｃ２：軸心（第２軸心）
Ｌ：軸心間距離
１：第１プーリー
１１：外周面
１２：大径部（第１大径部）
１２ａ：フランジ
１３：小径部（第１小径部）
１３ａ：凹部
２：第２プーリー
２１：外周面
２２：大径部（第２大径部）
２２ａ：フランジ
２３：小径部（第２小径部）
２３ａ：凹部
３：ベルト（動力伝達部材）
３１：補助ベルト（補助動力伝達部材）
６：円盤状部材（第１大径部）
７：円盤状部材（第２大径部）
８：スペーサー（第１小径部）
９：スペーサー（第２小径部）

Claims (6)

1. 第１軸心周りに回転可能な第１プーリーと第２軸心周りに回転可能な第２プーリーとを備えたプーリー群であって、
   前記第１プーリーと、前記第２プーリーと、前記第１軸心と前記第２軸心とが平行となるように配置された当該第１プーリーと当該第２プーリーとの外周面側に巻き掛けられる帯状の動力伝達部材と、を備えた動力伝達機構に用いられるプーリー群において、
   前記第１プーリーは、前記第１軸心方向に交互に形成された、少なとも１つの第１大径部と、少なくとも１つの第１小径部を備え、
   前記第２プーリーは、前記第２軸心方向において、前記第１大径部に対応する位置に形成された第２小径部と、前記第１小径部に対応する位置に形成された第２大径部と、を備え、
   前記第１軸心と前記第２軸心との距離を前記第１大径部の最大半径と前記第２大径部の最大半径との和よりも小さくなるように前記第１プーリーと前記第２プーリーとを配置した状態において、前記第２大径部は前記第１小径部に接触しない大きさに構成されるとともに、前記第２小径部は前記第１大径部と接触しない大きさに構成されたプーリー群。
2. 前記第１大径部と前記第２大径部とのうち、第１方向側の端部に位置する大径部と、前記第１方向と反対側の第２方向側の端部に位置する大径部と、は、径方向外側に突出するフランジを備えている請求項１記載のプーリー群。
3. 前記第１小径部と前記第２小径部とのうち、前記フランジが形成された大径部に対応する位置にある小径部は、前記フランジの接触を回避する凹部が形成されている請求項２記載のプーリー群。
4. 前記第１プーリーと前記第２プーリーとの少なくとも一方は、複数の円盤状部材を互いに盤面が離間するように積層されて構成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のプーリー群。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のプーリー群と、帯状の動力伝達部材とを備えた動力伝達機構であって、
   前記第１プーリーと前記第２プーリーとは、前記第１軸心と前記第２軸心とが平行、かつ、対応する第１大径部と第２小径部および第２大径部と第１小径部が軸心方向において同じ位置となるよう配置され、
   前記動力伝達部材は、前記第１プーリーおよび前記第２プーリーの外周面側に巻き掛けられ、
   前記第１軸心と前記第２軸心との距離が、前記第１大径部の最大半径と前記第２大径部の最大半径との和よりも小さく、かつ、対応する第１大径部と第２小径部および第２大径部と第１小径部が互いに接触しない距離となるように配置された動力伝達機構。
6. 前記第１プーリーおよび前記第２プーリーの外周面に、補助動力伝達部材が巻き掛けられ、
   前記動力伝達部材は、前記補助動力伝達部材を介して、前記第１プーリーおよび前記第２プーリーの外周面側に巻き掛けられている請求項５記載の動力伝達機構。