JP3949569B2

JP3949569B2 - Resin mold torque transmission member

Info

Publication number: JP3949569B2
Application number: JP2002363647A
Authority: JP
Inventors: 正幸小岩
Original assignee: Origin Electric Co Ltd
Current assignee: Origin Electric Co Ltd
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2022-12-16
Also published as: JP2004197768A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種ロボットの駆動モータなどにかかる過負荷を防ぐためのトルクリミッタ、あるいは比較的大きなトルクを持つ蓋などを任意の開閉角度で保持するのに適したヒンジに関する。
【０００２】
【従来技術】
一般に、ロボットや比較的複雑な自動機などにあっては複数のステッピングモータやサーボモータなどを用いており、これらモータを過負荷から保護するために、設定トルク以上の力が加わった場合には回転を始めてそれ以上に大きな力がモータにかからないように作用するトルクリミッタが備えられている場合がある。特に、このような用途のトルクリミッタ又はヒンジにあっては小型で長期間安定した比較的大きな回転トルクをもつことが要求される。
従来の樹脂成形型トルク伝達部材は、パソコンなどの蓋部材とともに一体的に回動する金属性軸部材と、その金属製軸部材を回動自在に支持する合成樹脂材料からなる軸回動支持部材とで構成され、金属製軸部材と合成樹脂製軸回動支持部材との間のトルクを利用している。（例えば、特許文献１参照）。
また、一部分に開放部を有する金属スリーブが合性樹脂で覆われた金属スリーブとこの金属スリーブに圧入された回転軸からなり、合成樹脂の成形時の収縮に伴う内部応力の摩擦抵抗による回転トルクを利用しているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２０００−２７８４６号公報（第３−４項、図１）
【特許文献２】
特願２００１−１４１２９６号（第４−６項、図１―２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような樹脂型トルクリミッタは回転軸部材である金属材料とその一部分を内包するように成形された合成樹脂を使用しているため、トルクリミッタの使用環境による合成樹脂の熱収縮が原因でトルク変動が生じ、特に合成樹脂の占有部が多い場合ではトルクが不安定になるという問題点があった。
また、金属スリーブに圧入された回転軸の外側を合成樹脂で射出成形する時に、インサート側にスリットを設けて成形時の位置合わせをしているが、回転軸の形状によっては成形時に型合わせができず、つまり型干渉を引起して、スリット位置が固定できずに成形不良の原因となることがあった。
本発明は、このような問題点を解決することを目的とし、使用環境や樹脂の成形形状によるトルク変動の影響を受け難くし、双方向の安定したトルク値を得ることのできる樹脂型トルク伝達部材を提供することを目的としている。
【０００５】
また、射出成形時の型干渉を防ぎ、回転軸の形状に拘わらず位置合わせができ、容易に合成樹脂を成形することができることを特徴とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、第１の発明は、金属スリーブに圧入された回転軸との摩擦抵抗を利用したトルク伝達部材において、前記金属スリーブはその一部分が長さ方向に開いた開放部を有すると共に、その開放部の両端部が立ち上がった起立部を有し、その起立部を合成樹脂材料で覆うように成形し、前記起立部と前記回転軸の外面とで囲まれた領域に充填された前記合成樹脂材料に、前記金属スリーブの前記長さ方向に延びる空孔を設けたことを特徴とする樹脂成形型トルク伝達部材を提案する。
【０００７】
第２の発明は、前記第１の発明において、前記合成樹脂材料の熱収縮によるトルク変動に支障をきたさない程度に前記合成樹脂材料が前記金属スリーブの円周方向を包囲したことを特徴とする樹脂成形型トルク伝達部材を提供する。
【０００８】
第３の発明は、前記第１の発明又は前記第２の発明において、前記合成樹脂材料に肉抜き部を設けたことを特徴とする樹脂成形型トルク伝達部材を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２により、本発明に係る樹脂成形型トルクリミッタの一実施例について説明する。この樹脂成形型トルクリミッタ１は、ばね用に調質された金属材料からなる比較的肉圧の厚い金属スリーブ１と、そのスリーブ１に圧入された回転軸２と、金属スリーブ１の起立部１ａ、１ｂを覆うように形成される合成樹脂材料３とからなる。回転軸２はそれ自身が回転する場合と金属スリーブ１が回転するのに連動して回転する場合がある。４は樹脂成形時の位置固定用の空孔である。ここで、空孔は望ましくは貫通孔であるが、一方が閉じられた孔、又は中央で仕切られた孔であってもよい。金属スリーブ１は狭い間隔で開いた開放部とその開放部の両端から立ち上がった立ち上がり部１ａと１ｂを有し、その高さは金属スリーブ１の肉厚よりも長い。開放部の幅、つまり立ち上がり部１ａと１ｂとの間隔は、例えば回転軸２の直径の数分の１程度であり、この間隔は回転軸２の圧入によって最初よりも広くなる。したがって、この開放部により、金属スリーブ１は有効にバネの働きを行うことができる。
【００１０】
開放部の起立部１ａ、１ｂと回転軸２の外面とで囲まれた領域に存在する合成樹脂には、その合成樹脂の射出成形時における位置固定用の空孔４が形成される。その空孔４は射出成形時の受型にある位置決めピンを引抜いた跡であり、成形時の位置合わせが容易にでき、金属スリーブ１と金属スリーブ１に圧入された回転軸２との成形時の型干渉を防ぐ。
位置固定用の空孔４の形状は任意であるが、起立部１ａ、１ｂの内側又はその近傍の位置にあるものとする。
位置固定用の空孔４と回転軸２の外面との間の領域には、必要に応じてグリースのような潤滑剤が含まれる含油材料５から成るものが両端部を除いて設けられている。予め金属スリーブ１の内面又は回転軸２の外面に潤滑剤が塗布されていても、長い期間、潤滑性能を維持することは難しいが、開放部に含油材料５を設けた状態で、図２に示すように起立部１ａ、１ｂの先端面が被覆されるように、ポリアセタールなどの結晶性樹脂、あるいはこれらに各種強化繊維などを添加してなる合成樹脂材料３を射出成形する。このとき、好ましくは金属スリーブの起立部１ａ、１ｂの両端が見えないように、つまり合成樹脂材料３で金属スリーブ１の開放部を覆うように形成される。これによって、含油材料５が閉じ込められるために、潤滑剤が外部に流れ出して回転軸２や周囲を汚染することがなく、また長い期間、潤滑性能が維持される。
【００１１】この構造によれば、金属スリーブ１の起立部１ａ、１ｂだけが樹脂で覆われるように成形されているので、回転軸２に回転力が加わった場合に、回転軸２の回転力によって金属スリーブ１の起立部１ａ、１ｂを開かせる力が働くが、充填された樹脂が起立部１ａ、１ｂを外側から押さえているために開放部は開くことができず、したがってトルクが低減されることなく大きな双方向の回転トルクを得ることができる。つまり、合成樹脂材料３は回転力が加わったときに開放部が開くのを防ぐ程度以上の機械的強度を有している。さらに、開放部に空孔４を備えていることから、このバネの働きはより高められる。つまり、開放部に樹脂が充填されている場合にくらべて、空孔４が存在することで、外側から起立部１ａ、１ｂを押さえる力が増し、開放部をより開き難くする作用がある。
また、開放部に空孔４を備えることは、充填樹脂の占有部を少なくし、充填樹脂の熱収縮によるトルク変動を抑える効果がある。
【００１２】
前述の機械的強度が得られ、金属材料からなる金属スリーブ１の起立部１ａ、１ｂと合成樹脂材料３との熱収縮率が少なく、トルク変動に支障をきたさない程度であれば、図３、４に示すように合成樹脂材料３を金属スリーブ１の全周を囲むか、または図５、６のように適当な肉抜き部６を設けて合成樹脂材料３を形成させてもよい。ここで、肉抜き部６は望ましくは貫通孔であるが、一方が閉じられた孔、又は中央で仕切られた孔などであってもよく、凹部であればその形状にとらわれない。それによって、使用環境の変化による合成樹脂材料３の熱収縮率を低く抑えられ、トルクの変動幅が小さくなり、安定したトルクを得ることができる。
そして、金属スリーブ１の起立部１ａ、１ｂと回転軸２間の含油材料５が成形樹脂によって閉じ込められるために、長い間、潤滑性能を保持することが可能であり、安定したトルク制限値を維持し得るトルクリミッタを提供することができる。しかし、このことは必ずしも必要ではない。
【００１３】
なお、以上の実施例ではいずれもトルクリミッタについて述べたが、各種機械装置、電子機器、ピアノ類などの本体と蓋との間に用いられるヒンジのようなトルク伝達部材についても全く同様に実施することができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、使用環境や成形時の樹脂形状によるトルク変動を受け難く、双方向の安定したトルク値を得ることのできる樹脂成形型のトルクリミッタ又はヒンジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る樹脂成形型トルクリミッタの外観例を示す。
【図２】本発明に係る樹脂成形型トルクリミッタの断面図を示す。
【図３】本発明に係る樹脂成形型トルクリミッタの外観例を示す。
【図４】本発明に係るの樹脂成形型トルクリミッタの断面図を示す。
【図５】本発明に係る樹脂成形型トルクリミッタの外観例を示す。
【図６】本発明に係るの樹脂成形型トルクリミッタの断面図を示す
【符号の説明】
１−金属スリーブ１ａ、１ｂ−金属スリーブの起立部
２−回転軸３−合成樹脂材料
４−成形位置決め用の空孔５−含油材料
６−肉抜部[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a hinge suitable for holding a torque limiter for preventing an overload applied to drive motors of various robots or a lid having a relatively large torque at an arbitrary opening / closing angle.
[0002]
[Prior art]
In general, robots and relatively complex automatic machines use multiple stepping motors and servo motors. To protect these motors from overload, when a force exceeding the set torque is applied There may be a case where a torque limiter is provided which starts to rotate and acts so that no greater force is applied to the motor. In particular, a torque limiter or hinge for such applications is required to have a relatively large rotational torque that is small and stable for a long period of time.
A conventional resin mold-type torque transmission member includes a metallic shaft member that rotates integrally with a lid member such as a personal computer, and a shaft rotation support member that is made of a synthetic resin material that rotatably supports the metal shaft member. The torque between the metal shaft member and the synthetic resin shaft rotation support member is utilized. (For example, refer to Patent Document 1).
In addition, it consists of a metal sleeve with a metal sleeve that is partially open and covered with a synthetic resin, and a rotating shaft that is press-fitted into the metal sleeve. Some of them use (for example, see Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-27846 (Section 3-4, FIG. 1)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application No. 2001-141296 (Section 4-6, Fig. 1-2)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since such a resin type torque limiter uses a metal material that is a rotating shaft member and a synthetic resin that is molded so as to include a part of the metal material, it is caused by thermal contraction of the synthetic resin due to the usage environment of the torque limiter In this case, torque fluctuation occurs, and the torque becomes unstable especially when there are many occupied portions of the synthetic resin.
Also, when the outer side of the rotating shaft press-fitted into the metal sleeve is injection-molded with synthetic resin, a slit is provided on the insert side for alignment during molding, but depending on the shape of the rotating shaft, mold alignment may occur. In other words, mold interference was caused, and the slit position could not be fixed, causing defective molding.
The present invention aims to solve these problems, and is a resin-type torque transmission that is less susceptible to torque fluctuations due to the usage environment and resin molding shape, and can obtain a stable bidirectional torque value. The object is to provide a member.
[0005]
Further, it is characterized in that mold interference during injection molding can be prevented, alignment can be performed regardless of the shape of the rotating shaft, and the synthetic resin can be easily molded.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, according to a first aspect of the present invention, there is provided a torque transmission member using a frictional resistance with a rotary shaft press-fitted into a metal sleeve, wherein the metal sleeve has an open portion whose part is open in the length direction. and having, at both ends of the opening portion has a upstanding upright portion, and formed so as to cover the standing part of a synthetic resin material, Hama charging said enclosed by a standing portion and the outer surface of the rotary shaft region A resin molding type torque transmitting member is provided in which the synthetic resin material is provided with holes extending in the length direction of the metal sleeve .
[0007]
A second invention is characterized in that, in the first invention, the synthetic resin material surrounds the circumferential direction of the metal sleeve to an extent that does not hinder torque fluctuation due to thermal shrinkage of the synthetic resin material. A resin mold-type torque transmission member is provided.
[0008]
The third invention is the first invention or the second invention, there is provided a resin molding die torque transmission member, characterized in that the lightening unit digits set in the synthetic resin material.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2, an embodiment of a resin molding type torque limiter according to the present invention will be described. This resin mold type torque limiter 1 includes a metal sleeve 1 made of a metal material tempered for a spring and having a relatively thick wall pressure, a rotating shaft 2 press-fitted into the sleeve 1, and an upright portion 1a of the metal sleeve 1. 1b and synthetic resin material 3 formed so as to cover 1b. The rotary shaft 2 may rotate in conjunction with the rotation of the metal shaft 1 or the rotation of the rotation shaft 2 itself. Reference numeral 4 denotes a hole for fixing the position during resin molding. Here, the hole is desirably a through-hole, but may be a hole closed on one side or a hole partitioned in the center. The metal sleeve 1 has an open portion opened at a narrow interval and rising portions 1 a and 1 b rising from both ends of the open portion, and the height thereof is longer than the thickness of the metal sleeve 1. The width of the open portion, that is, the interval between the rising portions 1 a and 1 b is, for example, about a fraction of the diameter of the rotating shaft 2, and this interval becomes wider than the first by press-fitting the rotating shaft 2. Therefore, the metal sleeve 1 can effectively act as a spring by the opening portion.
[0010]
In the synthetic resin existing in the region surrounded by the standing portions 1a and 1b of the open portion and the outer surface of the rotating shaft 2, holes 4 for fixing the position at the time of injection molding of the synthetic resin are formed. The holes 4 are traces of the positioning pins in the receiving mold during injection molding, and can be easily positioned during molding, and when the metal sleeve 1 and the rotary shaft 2 press-fitted into the metal sleeve 1 are molded. Prevent mold interference.
The shape of the hole 4 for fixing the position is arbitrary, but it is assumed to be in the position of the upright portions 1a and 1b or in the vicinity thereof.
In the region between the position fixing hole 4 and the outer surface of the rotating shaft 2, a material made of an oil-containing material 5 containing a lubricant such as grease is provided except for both ends as necessary. . Even if the lubricant is applied to the inner surface of the metal sleeve 1 or the outer surface of the rotary shaft 2 in advance, it is difficult to maintain the lubrication performance for a long period of time, but with the oil-impregnated material 5 provided in the open portion, FIG. As shown, a crystalline resin such as polyacetal or a synthetic resin material 3 obtained by adding various reinforcing fibers to these is injection molded so that the tip surfaces of the standing portions 1a and 1b are covered. At this time, the metal sleeve is preferably formed so that both ends of the standing portions 1a and 1b of the metal sleeve cannot be seen, that is, the open portion of the metal sleeve 1 is covered with the synthetic resin material 3. Thereby, since the oil-containing material 5 is confined, the lubricant does not flow out to contaminate the rotary shaft 2 and the surroundings, and the lubrication performance is maintained for a long period.
According to this structure, only the upright portions 1a and 1b of the metal sleeve 1 are formed so as to be covered with the resin, so that when the rotational force is applied to the rotational shaft 2, the rotational force of the rotational shaft 2 is applied. However, since the filled resin presses the standing portions 1a and 1b from the outside, the opening portion cannot be opened, so that the torque is reduced. A large bidirectional rotational torque can be obtained without any problems. That is, the synthetic resin material 3 has a mechanical strength that is higher than the degree that prevents the opening from being opened when a rotational force is applied. Further, since the opening 4 is provided with the hole 4, the action of this spring is further enhanced. That is, as compared with the case where the opening portion is filled with resin, the presence of the holes 4 increases the force for pressing the upright portions 1a and 1b from the outside, thereby making the opening portion more difficult to open.
In addition, providing the holes 4 in the open portion has an effect of reducing the occupied portion of the filling resin and suppressing torque fluctuation due to thermal contraction of the filling resin.
[0012]
As long as the mechanical strength described above is obtained and the thermal contraction rate between the raised portions 1a and 1b of the metal sleeve 1 made of a metal material and the synthetic resin material 3 is small and does not hinder torque fluctuation, FIG. As shown in FIG. 4, the synthetic resin material 3 may be formed by surrounding the entire circumference of the metal sleeve 1 or by providing an appropriate lightening portion 6 as shown in FIGS. Here, the thinned portion 6 is desirably a through-hole, but may be a hole closed on one side or a hole partitioned at the center, and is not limited to its shape as long as it is a recess. Thereby, the thermal contraction rate of the synthetic resin material 3 due to the change in the use environment can be kept low, the fluctuation range of the torque becomes small, and a stable torque can be obtained.
Since the oil-impregnated material 5 between the upright portions 1a and 1b of the metal sleeve 1 and the rotating shaft 2 is confined by the molding resin, it is possible to maintain the lubrication performance for a long time and maintain a stable torque limit value. A possible torque limiter can be provided. However, this is not always necessary.
[0013]
In the above embodiments, the torque limiter has been described. However, the same applies to a torque transmission member such as a hinge used between a main body and a lid of various mechanical devices, electronic devices, and pianos. be able to.
[0014]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a torque limiter or hinge of a resin molding die that is less susceptible to torque fluctuation due to a use environment and a resin shape at the time of molding and can obtain a stable bidirectional torque value. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of the appearance of a resin molding type torque limiter according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a resin mold type torque limiter according to the present invention.
FIG. 3 shows an example of the appearance of a resin molding type torque limiter according to the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of a resin mold type torque limiter according to the present invention.
FIG. 5 shows an example of an external appearance of a resin molding type torque limiter according to the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a resin mold type torque limiter according to the present invention.
1-Metal sleeve 1a, 1b-Standing portion of metal sleeve 2-Rotating shaft 3-Synthetic resin material 4-Hole for molding positioning 5-Oil-impregnated material 6-Thickening portion

Claims

In the torque transmission member using the frictional resistance with the rotating shaft press-fitted into the metal sleeve,
The metal sleeve has an open portion whose part is open in the length direction, and has an upright portion where both ends of the open portion are raised,
Molded so that the standing part is covered with a synthetic resin material,
Wherein the Filling been said synthetic resin material in a region surrounded by the standing part and the outer surface of the rotary shaft, the metal the length resin mold, characterized in that a vacancy extending in a direction torque of the sleeve Transmission member.

In claim 1,
A resin mold-type torque transmission member, wherein the synthetic resin material surrounds the circumferential direction of the metal sleeve to an extent that does not hinder torque fluctuation due to thermal shrinkage of the synthetic resin material.

In claim 1 or claim 2,
Resin mold torque transmitting member, wherein the setting digit lightening portion in the synthetic resin material.