JP2020106062A - Device for positioning rotation of rotational shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は動力伝達装置に関し、特に、回転軸に対して回動位置決めをできる歯車の動力伝達装置に関する。 The present invention relates to a power transmission device, and more particularly to a power transmission device for a gear that can be rotationally positioned with respect to a rotation shaft.
動力伝達装置とは、動力の運動モード、方向または速度を変換ことができるものを指し、通常、動力を伝達するために機械部材間の摩擦を利用することや、機械部材を運動または運転させるために、噛み合いにより動力を伝達することがある。噛み合い動力伝達装置は、凸歯間の噛み合いで確実に運動を伝達でき、高い荷重に適用できるため、工作機械に広く利用されている。 A power transmission device refers to a device that can change the motion mode, direction or speed of power, and usually uses friction between mechanical members to transmit power or moves or drives the mechanical members. In some cases, the power may be transmitted by meshing. The meshing power transmission device is widely used in machine tools because it can reliably transmit a motion by meshing between the convex teeth and can be applied to a high load.
図1〜図3に示した従来の歯車動力伝達装置は、ラック(Racks)1を往復運動させることでそれと噛み合うピニオン2を正逆転させる。上述の配置方式は、直線運動を回転に変換するものであり、ピニオン2が回転軸3の一部である場合、回転軸3の一端に結合された対象部材を連動して対応的に回転させる。工作機械の交換アーム4を例として、それは回転軸3の一端に結合されて回転軸3に伴って回転することで工具交換を実行する。しかしながら、交換アーム4が停止の状態では、ラック1の凸歯1aとピニオン2の凸歯2aとが噛み合う箇所にバックラッシGがあるため、回転軸3に対して依然として微小な回動空間を有する。上記状況のため、交換アーム4は、ガタツキが生じせず停止位置に精度で位置決めすることができない恐れがある。これは対象部材が交換アームである場合に限らず、例えば対象部材が回転台である場合にも、バックラッシがあるため、運動を停止している状態で優れた安定性を保持することもできない。
In the conventional gear power transmission device shown in FIGS. 1 to 3, the reciprocating motion of the racks (Racks) 1 causes the
これを鑑みて、本発明は、運動を停止している状態で回転軸を優れた精度で位置決めをする回転軸の回動位置決め装置を提供することを目的とする。 In view of this, it is an object of the present invention to provide a rotary positioning device for a rotary shaft that positions the rotary shaft with excellent accuracy while the motion is stopped.
上記の目的を達成するために、本発明の歯車を有する回転軸の回動位置決め装置において、第一歯列を有する第一従動部材と、第一従動部材と横並びに隣接して配置されているとともに、第二歯列を有する第二従動部材とを含み、第一従動部材が第1方向の力を受け、第二従動部材が第1方向と反対する第2方向の力を受けると、第一歯列と第二歯列とが歯車を押し挟むように、回転軸の歯車は第一歯列及び第二歯列と同時に噛み合うように構成されている。 In order to achieve the above object, in a rotary positioning device for a rotary shaft having a gear according to the present invention, a first driven member having a first tooth row and a first driven member are arranged side by side and side by side. And a second driven member having a second tooth row, wherein the first driven member receives a force in a first direction and the second driven member receives a force in a second direction opposite to the first direction. The gear of the rotary shaft is configured to mesh with the first and second tooth rows at the same time so that the first and second tooth rows sandwich the gear.
第一従動部材と第二従動部材とが相対的に移動できるとともに、互いに反対の力を受ける場合、歯車を挟んで押圧してガタツキが生じない。 When the first driven member and the second driven member can move relative to each other and receive mutually opposite forces, the gears are sandwiched and pressed so that rattling does not occur.
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図4〜図6に示した回動位置決め装置100は、動力伝達回転軸200に利用てき、前記回転軸200は、歯車201を有し、一端が対象部材(図示せず)を結合するとともに、前記対象部材を連動して回転させることができる。使用場合に応じて、前記対象部材は工作機械の交換アームまたは他の回転をしてから停止する時に精度で位置決めることができるものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The
回動位置決め装置100は、横並びに隣接して配置されているとともに、相対的に移動できる第一従動部材10及び第二従動部材20を含み、第一従動部材10が第一歯列12を有し、第二従動部材20が第二歯列22を有し、回転軸200の歯車201が第一歯列12及び第二歯列22と同時に噛み合っている。本実施形態では、歯車201は、円周に沿って配置された複数の噛み合い歯201aを有する平歯車(Spur gears)であり、第一従動部材10及び第二従動部材20は、平行軸(Parallel shafts)で配置されている、それぞれ独立しているラック(Racks)である。回動位置決め装置100の運動を停止するとともに、回転軸200が回転を停止すると、第一従動部材10が第1方向の力F1を受け、第二従動部材20が第1方向と反対する第2方向の力F2を受ける。そして、第一歯列12と第二歯列22を位置をずらして配置されることでバックラッシを除去でき、ガタツキなしに歯車201を押し挟んで安定に保持し、回転軸200の一端に結合されている対象部材部材を精度で位置決めることができる。前記第1方向の力F1と第2方向の力F2とは一方が作用力であり、他方が反力であるが、前記第1方向の力F1と第2方向の力F2とは異なる圧力源によって発生されたものであってもよい。
The
図7〜図10を示したように、一実施形態における回動位置決め装置100は、前記第一従動部材10及び第二従動部材20に加えて、回転用台座30、シリンダ本体部40、第一加圧シリンダ50、第二加圧シリンダ60、第一押付け部材70、第二押付け部材80及び制御モジュール90を更に含む。回転用台座30が中央に位置し、軸孔32を有する。軸受202及びシールリング203に外嵌されている回転軸200が、回転可能に軸孔32に貫通している。回転軸200の一端が回転用台座30を突き抜けて対象部材(例えば交換アーム)に結合されている。回転用台座30の対向する両側はそれぞれ円筒形状のシリンダ本体部40に連結されており、前記二つのシリンダ本体部40の、前記回転用台座30に隣接する端部とは反対の端部は、それぞれ第一加圧シリンダ50及び第二加圧シリンダ60に連結されており、各シリンダ本体部40には、軸方向に沿って移動する第一押付け部材70及び第二押付け部材80がそれぞれ配置されており、制御モジュール90は、第一加圧シリンダ50から第1方向の力F1を第一押付け部材70に作用するか、または、第二加圧シリンダ60から第2方向の力F2を第二押付け部材80に作用するように制御する。油圧または空気圧により前記第1方向の力F1及び第2方向の力F2を発生させる。制御モジュール90は、作動油またはガスの流れを切り換えるための電磁弁を含んでもよい。つまり、第一加圧シリンダ50及び第二加圧シリンダ60のいずれか一方は方向力を発生するとき、他方は放圧状態となる。
As shown in FIGS. 7 to 10, in the
本実施形態の第一従動部材10及び第二従動部材20は、同じ長さを有するラックであり、第一従動部材10の第一歯列12は軸方向にそって配列された複数の第一凸歯14からなり、各第一凸歯14が互いに反対側に向いている第一前歯面14a及び第一後歯面14bを有し、隣接する2つの第一凸歯14の間に第一歯谷部16が形成されており、第二従動部材20の第二歯列22は軸方向にそって配列された複数の第二凸歯24からなり、各第二凸歯24が互いに反対側に向いている第二前歯面24a及び第二後歯面24bを有し、隣接する2つの第二凸歯24の間に第二歯谷部26が形成されている。前記第一歯列12のピッチと第二歯列22のピッチとが同一であるが、第一歯列12と第二歯列22とが完全に位置合わせていない、即ち、第一従動部材10と第二従動部材20の両端が位置を合わせると、第一歯列12と第二歯列22とは位置がずれている。但し、位置ずれの差は、一つの噛み合い歯が対応する第一歯谷部16及び第二歯谷部26に入るように形成されている。
The first driven
第一従動部材10及び第二従動部材20が回転用台座30の貫通孔34に横並びに隣接して貫通されており、両端がシリンダ本体部40に入り込んで回転軸200と直交するように配置されている。第一従動部材10及び第二従動部材20はピストンとしての第一押付け部材70と第二押付け部材80との間に位置している。第一押付け部材70は、第一従動部材10の一端に当接された第一押し付け面72を有し、第二押付け部材80は、第二従動部材20の一端に当接された第二押し付け面82を有する。図9及び図10に示した回動位置決め装置100において、第一加圧シリンダ50から第1方向の力F1は、第一押付け部材70に作用してから、第一押付け部材70が第一従動部材10を右に押付ける。リンダ60が放圧状態となるため、第二押付け部材80は第二加圧シリンダ60の内壁に停止し、第二従動部材20が反力(即ち、第2方向の力F2)を受ける。更に、図11〜図13に示したように、制御モジュール90が制御を停止して第一従動部材10及び第二従動部材20の運動も停止させるとき、第一凸歯14の第一前歯面14a及び第二凸歯24の第二後歯面24bがそれぞれ前後方向に第一径方向線L1の対応する噛み合い歯201aの対向する両側の歯面に当接されている。このとき、噛み合い歯201aは第一凸歯14及び第二凸歯24との間にバックラッシがないので、回転軸200が回転を停止しガタツキが生じせず安定な状態を保持し、回転軸200一端に結合された対象部材を精度で位置決めることができる。また、第一歯列12と第二歯列22とが位置をずらして配置されているため、第一従動部材10の他端が第二押し付け面82と隙間G1を隔てるように配置されており、第二従動部材20の他端が第一押し付け面72と同じ隙間G1を隔てるように配置されている。
The first driven
回転軸200を回転させることで制御モジュール90は、第二加圧シリンダ60から第2方向の力F2を第二押付け部材80を作用し、第一加圧シリンダ50が放圧状態となるように制御する場合、図14に示したように、この過程において第1方向の力F1はなくなり、第2方向の力F2は反力ではない。従って、第二押付け部材80は左に第二従動部材20を移動させるように押し付けて、第二凸歯24を直線方向にそって噛み合い歯201aを押し付けさせる。図15に示したように、このとき、元に第一径方向線L1に位置している噛み合い歯201aが第二径方向線L2までに偏向する過程において、第一従動部材10が第二従動部材20と同じ並進方向にそって移動するようにそれを同期に押付ける。第二従動部材20が歯車201を直線方向に押し付ける一方、歯車201が回転して第一従動部材10を押し付けるため、第二従動部材20よりも第一従動部材10がやや大きい移動ストロークを有する。16A及び図16Bを示したように、この場合、第一従動部材10(第二従動部材20)の第二押し付け面82(第一押し付け面72)に接触しない一端が第二押し付け面82(第一押し付け面72)との間の隙間G2が、上述の図13に示した状態の隙間G1よりもやや大きくなり、第一凸歯14が第二凸歯24と重ね合わせる位置に近接する。このように、歯車201の噛み合い歯201aと凸歯との間にバックラッシを有し、第一従動部材10及び第二従動部材20が回転軸200とスムーズに噛み合って回転軸200を回動させることができる。
By rotating the
第一押付け部材70が第一加圧シリンダ50の内壁までに移動するとき、制御モジュール90は制御動作を停止し、第二押付け部材80は引き続きシリンダ本体部40内の油圧または空気圧から第2方向の力F2を受け、第一押付け部材70は第一加圧シリンダ50の内壁に止めるため、反力(即ち、第1方向の力F1)の作用を受ける。この場合、従動部材の一端と押付け部材の押し付け面との間の距離が隙間G1に再び減少し、これにより、再度、第一凸歯14の第一前歯面14a及び第二凸歯24の第二後歯面24bがそれぞれ前後方向に対応する噛み合い歯の対向する両側の歯面に当接されている。これによって、回転軸200の回動制御が完了し、回転軸200が回転を停止しガタツキが生じせず安定な状態を保持する。
When the first pressing
以上からわかるように、本発明によれば、横並びに隣接して配置されているとともに、相対的に移動できる第一従動部材10及び第二従動部材20は、動力伝達歯車201と同期に噛み合って動力伝達歯車201を回転させ、一方の従動部材が止められて前進できないとき、作用力及び反力をそれぞれ受けるため歯車201の噛み合い歯201aを挟んで押圧して緩みを抑えることができる。具体的には、回転軸200の一端に結合された対象部材が交換アームである場合、交換アームが位置決め点に回転すると、微小なガタツキなしに精度で位置決められる。
As can be seen from the above, according to the present invention, the first driven
図17に示したように、上述の実施形態では、互いの相対位置を安定させるように、少なくとも一つの位置決めリング18で第一従動部材10及び第二従動部材20を共に外嵌してもよい。図17では、二つの位置決めリングで従動部材の両端を外嵌する。また、歯車と歯列とを良好な噛み合い関係を保持するように、第一従動部材10及び第二従動部材20にバイアス圧力を付勢するバイアス部材36を回転用台座30にさらに設けてもよい。バイアス部材36は第一従動部材10及び第二従動部材20の輪郭と合わせる接触面36aを有する。バイアス圧力がばねまたは回転用台座30のねじ孔に螺合されている位置調整可能なボルトから得られる。
As shown in FIG. 17, in the above-described embodiment, the first driven
上述の実施形態では、直線状に配列された歯列のラックによって回転軸を回転させるが、他の実施形態では、内歯車(Internal gears)と平歯車(Spur gears)との組合せで回転軸を回転させてもよく、即ち、回転軸の歯車は依然として平歯車で、第一従動部材及び第二従動部材はそれぞれ横並びに隣接して配置され、平歯車と同じ回転中心を有するとともに相対的に回転できる内歯車である。内歯車の歯列は、円環状であり、互いに位置をずらして配置されている。上述の構造により、上述の実施形態と同様に、回転軸を回転させることができ、しかも、停止の状態では、回転軸に対して位置規制の効果を奏してガタツキが生じない。 In the above-described embodiment, the rotating shaft is rotated by the rack of teeth arranged in a straight line, but in another embodiment, the rotating shaft is rotated by a combination of internal gears and spur gears. It may be rotated, i.e. the gear of the rotating shaft is still a spur gear, the first driven member and the second driven member are respectively arranged side by side and adjacent to each other, having the same center of rotation as the spur gear and relatively rotating. It is an internal gear that can be. The tooth rows of the internal gear are annular and are arranged so as to be displaced from each other. With the above-described structure, the rotary shaft can be rotated as in the above-described embodiment, and in the stopped state, the effect of the position regulation is exerted on the rotary shaft, and rattling does not occur.
上述したものは本発明の好ましい実行可能な実施形態に過ぎず、本発明の明細書及び特許請求の範囲の均等変化はすべて、本発明の特許請求の範囲内に含まれるべきである。 What has been described above are only preferred feasible embodiments of the present invention, and equivalent modifications of the specification and claims of the present invention should be included in the claims of the present invention.
100回動位置決め装置
10第一従動部材
12第一歯列
14第一凸歯
14a第一前歯面
14b第一後歯面
16第一歯谷部
18位置決めリング
20第二従動部材
22第二歯列
24第二凸歯
24a第二前歯面
24b第二後歯面
26第二歯谷部
30回転用台座
32軸孔
34貫通孔
36バイアス部材
36a接触面
40シリンダ本体部
50第一加圧シリンダ
60第二加圧シリンダ
70第一押付け部材
72第一押し付け面
80第二押付け部材
82第二押し付け面
90制御モジュール
200回転軸
201歯車
201a噛み合い歯
202軸受
203シールリング
G1、G2隙間
F1第1方向の力
F2第2方向の力
L1第一径方向線
L2第二径方向線
100
Claims (9)
第一歯列を有する第一従動部材と、前記第一従動部材と横並びに隣接して配置されているとともに、第二歯列を有する第二従動部材とを含み、
前記第一従動部材が第1方向の力を受け、前記第二従動部材が前記第1方向と反対する第2方向の力を受けると、前記第一歯列と前記第二歯列とが前記歯車を押し挟むように、前記回転軸の前記歯車は前記第一歯列及び前記第二歯列と同時に噛み合うように構成されている、回転軸の回動位置決め装置。 In a rotary positioning device for a rotary shaft having a gear,
A first driven member having a first tooth row, and a second driven member having a second tooth row that is arranged laterally and adjacent to the first driven member,
When the first driven member receives a force in the first direction and the second driven member receives a force in a second direction opposite to the first direction, the first tooth row and the second tooth row are A rotary positioning device for a rotary shaft, wherein the gear of the rotary shaft is configured to mesh simultaneously with the first tooth row and the second tooth row so as to sandwich the gear.
前記第一従動部材及び第二従動部材は前記第一押付け部材と前記第二押付け部材との間に配置されており、前記第一従動部材は、一端が前記第一押し付け面に当接されており、他端が前記第二押し付け面と隙間を隔てるように配置されており、前記第二従動部材は、一端が前記第二押し付け面に当接されており、他端が前記第一押し付け面と隙間を隔てるように配置されている、請求項2に記載の回転軸の回動位置決め装置。 Further comprising a first pressing member having a first pressing surface and a second pressing member having a second pressing surface,
The first driven member and the second driven member are arranged between the first pressing member and the second pressing member, one end of the first driven member is in contact with the first pressing surface. And the other end is arranged so as to be separated from the second pressing surface by a gap, the second driven member has one end abutting against the second pressing surface, and the other end is the first pressing surface. The rotary positioning device for a rotary shaft according to claim 2, wherein the rotary positioning device is arranged so as to be spaced apart from the space.
前記第一加圧シリンダから前記第1方向の力を前記第一従動部材に作用すると、前記第二押付け部材から前記第二従動部材に反力を作用し、前記第二加圧シリンダから前記第2方向の力を前記第二従動部材に作用すると、前記第一押付け部材から前記第一従動部材に反力を作用するように構成されている、請求項3に記載の回転軸の回動位置決め装置。 Further comprising a first pressure cylinder and a second pressure cylinder,
When a force in the first direction is applied from the first pressure cylinder to the first driven member, a reaction force is applied from the second pressing member to the second driven member, and the second pressure cylinder causes the second driven member to react. The rotational positioning of the rotating shaft according to claim 3, wherein when a force in two directions is applied to the second driven member, a reaction force is applied from the first pressing member to the first driven member. apparatus.
、請求項4に記載の回転軸の回動位置決め装置。 The rotating shaft according to claim 4, further comprising a control module that controls one of the first pressurizing cylinder and the second pressurizing cylinder so that when the other one generates a directional force, the other pressurizes. Rotation positioning device.
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