JP4156711B2

JP4156711B2 - Eccentric rotation mechanism with constrained rotation

Info

Publication number: JP4156711B2
Application number: JP18342398A
Authority: JP
Inventors: 栄松清水; 心隆西畑; 逸郎渡邉
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JP2000015575A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば非金属材料の表面を平滑に仕上げるための研磨装置等における自転を拘束した偏心回転装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス板等の非金属材料の表面を研磨して均一に仕上げるためには、被加工物であるガラス板等に対する砥石の各部の相対速度が均一であることが望ましい。そのためには、砥石を自転させることなく、比較的小さな半径をもって公転運動させることが必要である。
【０００３】
このような動作を得る機構としては、３対の歯車を組み合わせたものが、従来から知られている。この機構は、主軸の回転により出力軸に与えられる公転運動のみを取り出すようにしたものである。
【０００４】
次に、このような従来技術を、図３に基づいて説明する。
【０００５】
ハウジング(21)は、上部ハウジング(22)と中間ハウジング(23)と下部ハウジング(24)とを連結してなり、下部ハウジング(24)の下端開口部は、通孔(25)を有する蓋板(26)をもって塞がれている。
【０００６】
上部ハウジング(22)のほぼ中心部には、下端の拡径環状部(29a)の内外面に、それぞれ内歯歯車(27)と外歯歯車(28)を設けた垂直のアイドル軸(29)が、上下の軸受(30)(31)をもって枢支されている。アイドル軸(29)の側方において、上部ハウジング(22)には、垂直の入力軸(32)の上端部が、軸受(33)をもって枢支されている。入力軸(32)の下端は、軸受(34)をもって中間ハウジング(23)に枢支されている。
【０００７】
入力軸(32)の下部には、小径の上部歯車(35)とやや大径の下部歯車(36)とが一体的に設けられている。上部歯車(35)は、アイドル軸(29)の下端における外歯歯車(28)と噛合している。
【０００８】
下部歯車(36)は、上下要所を軸受(37)(38)をもって下部ハウジング(24)内に枢支された垂直の筒状の主軸(39)の上端に形成された大径歯車(40)と噛合している。
【０００９】
主軸(39)には、その軸線(Ａ)より偏心距離Ｒ偏心する垂直の貫通孔(41)が穿設され、貫通孔(41)内には、上端にアイドル軸(29)における内歯歯車(27)と噛合する小歯車(42)を備える出力軸(43)が挿入されている。出力軸(43)の上下端部は、軸受(44)(45)をもって貫通孔(41)に枢支され、かつ出力軸(43)の下端には砥石(46)（図示省略）が装着されている。
【００１０】
前記下部歯車(36)と大径歯車(40)の歯数比は、入力軸(32)の自転回転数と、出力軸(43)の公転回転数に応じて決定されている。
【００１１】
前記上部歯車(35)と外歯歯車(28)、並びに小歯車(42)と内歯歯車(27)の歯数比は、出力軸(43)を自転を打ち消すように決められている。
上記のように構成してあるため、出力軸(43)は、自転することなく、公転回転のみを行うこととなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
平滑な仕上げ面を得るためには、定常状態において、砥石が自転することはなく、また運転中の外乱によっても、瞬間的に微動自転することがないように、自転に対する抵抗力が大きく、かつ自転に対する捩じり剛性が大きいことが必要である。
そのためには、各歯車対のバックラッシは大きな障害となる。とりわけ内接歯車段、即ち、小歯車(42)と内歯歯車(27)の噛合いバックラッシは、被加工物の良好な仕上げ面獲得に関して大きな障害となる。
【００１３】
しかし、従来は、内接歯車を使用しているため、個々の歯車のバックラッシを極力小とするにしても、自ずから限界があり、総合バックラッシを小さくできないという問題があった。もちろん、歯車のバックラッシを抑制するための手段については、従来種々提案されているが、同時に高い捩じり剛性も要求される用途には適合できないものである。
【００１４】
また、平滑な仕上げ面を得るためには、砥石に円滑な公転運動を与えることも必要となる。しかし、従来は内接歯車を使用しているため、その歯面の研削が難しくて、高い精度を得ることが困難であり、そのため、歯のピッチエラー等の歯車製作上の誤差による影響は避けられず、円滑な公転運動を得ることにも限界があった。
【００１５】
本発明は、前記のような自転を拘束した偏心回転機構であって、バックラッシが小さく、かつ捩じり剛性が高い偏心回転機構を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記したような従来の自転を拘束した偏心回転機構において、自転相殺機能を発揮させるために使用されていた内接歯車を廃し、入力軸の回転数と出力軸の公転回転数の速比を得るために、減速歯車のみを使用することにより、上記目的を達成させるようにしたものであり、その特徴とするところは次の如くである。
【００１７】
(１) 入力軸と一体的に設けた歯車と、この歯車に噛合う歯車を外周に有し、かつ回転中心である軸心から一定距離偏心した位置に、軸方向の貫通孔を有する主軸と、この貫通孔内に回転自在に支持された出力軸と、出力軸の上端に固着され、かつ側端部と後端部にそれぞれピン孔を有するリンクと、この側部ピン孔に回転自在に挿入された側部ピン軸を下端に有し、かつハウジングから垂下された側部固定軸に回転自由に支持された側部中空軸と、後部ピン孔に回転自在に挿入された後部ピン軸を下端に有し、かつハウジングから垂下された後部固定軸に回転自由に支持された後部中空軸とを備え、前記側部中空軸の回転中心から、前記側部ピン軸の中心までの距離、および後部中空軸の回転中心から、前記後部ピン軸の中心までの距離を、主軸の軸心と前記出力軸の軸心との偏心距離と等しくする。
【００１８】
( ２ ) 上記( １ )項において、リンク上における出力軸の中心と後部ピン軸の中心を結ぶ線と、出力軸の中心と側部ピン軸の中心を結ぶ線を、互いに直交させる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図１および図２を参照して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
【００２０】
図１は、従来例を示す図３における上部ハウジングと中間ハウジングを省略し、本発明の要部である入力軸の上部の小径歯車の直下における水平面より上方の部分の機構のみを示す縦断正面図である。
【００２１】
図１において、垂直の入力軸(１)と一体をなす小径歯車(２)は、入力軸(１)の側方に設けられた垂直の筒状の主軸(３)の外周面に刻設された大径歯車(４)と噛合している。
【００２２】
主軸(３)には、その軸心(０₃)より距離(Ｒ)左方へ偏心する垂直の貫通孔(５)が穿設され、貫通孔(５)内には、上端が上方へ突出する出力軸(６)が、軸受(７)を介して枢支されている。
【００２３】
出力軸(６)の上端には、平面視Ｌ形をなすＬ形リンク(８)の中央部が嵌入固着されている。
【００２４】
図示しないハウジングに取付けられた垂直の側部固定軸(11)には、上下の軸受(９)(10)を介して側部中空軸(12)が嵌合されている。
側部中空軸(12)における側部固定軸(11)の軸心(０₁₁)より、距離(Ｒ)左方へ偏心する個所には、下方へ突出する側部ピン軸(13)が設けられ、側部ピン軸(13)は、Ｌ形リンク(８)における右方へ延びる側部片(8a)の先端に設けた側部ピン孔(8b)に、軸受(14)を介して嵌合枢支されている。
【００２５】
出力軸(６)の軸心(０₆)と、側部ピン軸(13)の軸心(０₁₃)との距離を(Ｓ)とする。
【００２６】
Ｌ形リンク(８)における後方へ延出する後部片(8c)の先端における前記出力軸(６)の後方、距離(Ｓ)の個所には、前記側部固定軸(11)と同様の後部固定軸(15)へ回動自在に嵌合された後部中空軸(16)における後部固定軸(15)の軸心(０₁₅)より距離(Ｒ)左方へ偏心する個所から垂下した後部ピン軸(17)が嵌合枢支されている。
【００２７】
しかして、出力軸(６)の軸心(０₆)と後部ピン軸(17)の軸心(０₁₇)を結ぶ直線は、出力軸(６)の軸心(０₆)との側部ピン軸(13)の軸心(０₁₃)とを結ぶ直線と直交している。
【００２８】
上記構成において、主軸(３)の軸心(０₃)と出力軸(６)の軸心(０₆)、側部固定軸(11)の軸心(０₁₁)と側部ピン軸(13)の軸心(０₁₃)、および固定軸(15)の軸心(０₁₅)と後部ピン軸(17)の軸心(０₁₇)との偏心距離(Ｒ)は、すべて等しいから、出力軸(６)の軸心(０₆)が主軸(３)の軸心(０₃)のまわりに、半径(Ｒ)で公転すると、軸心(０₁₃)は軸心(０₁₁)を中心として、また軸心(０₁₇)は軸心(０₁₅)を中心として、半径(Ｒ)をもって同一方向に回転する。
【００２９】
すなわちＬ形リンク(８)は、その姿勢を一定に保持したまま、半径(Ｒ)をもって小円運動をすることとなり、軸心(０₁₇)や(0₁₃)が、軸心(０₆)を中心として回転することはない。換言すると、Ｌ形リンク(８)従って出力軸(６)の自転は拘束されることとなる。
【００３０】
なお、このような自転を拘束した偏心回転機構は、１個の側部固定軸(11)と、側部中空軸(12)と側部ピン軸(13)とのみからなる１組の追従機構によっても、理論的には実現可能であるが、図１、図２に示したように、２組の追従機構を設けると、より高い捩じり剛性を得ることができる。
【００３１】
すなわち、Ｌ形リンク(８)が図１に示す位置にあるときには、(0₁₇)を軸心とする後側部ピン軸(17)により高い捩じり剛性が確保され、出力軸(６)が図示の位置から９０゜公転した際には、(0₁₃)を軸心とする側部ピン軸(13)により高い捩じり剛性が確保されることとなる。
【００３２】
さらに、出力軸(６)が図示の位置から４５゜公転した位置においては、両ピン軸(13)(17)が相互に力を分担して、高い捩じり剛性が発揮されることとなる。
【００３３】
従って、Ｌ形リンク(８)上の出力軸(６)は、公転回転中のいずれの位置においても、高い捩じり剛性を発揮することとなる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によると、次の効果を得ることができる。
(ａ) 出力軸の自転トルクに対するバックラッシは、基本的に歯車のバックラッシとは無関係となり、出力軸の総合バックラッシは、リンクのアーム長及び各軸受の隙間に依存することとなる。したがって、アーム長を大きくすれば、総合バックラッシを抑制することが可能となる。またピン軸と軸受との隙間は、組立作業に必要な僅かな量で足り、歯車のバックラッシに比較して小さくすることができる。
【００３５】
(ｂ) リンクが必要にはなるが、高価につく歯車は１対で足りるため、全体的にみると、コストは低下する。
【００３６】
(ｃ) 歯車の噛合いの数が減少するため、静粛な運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自転を拘束した偏心回転機構の実施の形態を略示する要部の概略縦断正面図である。
【図２】図１におけるII−II線横断面図である。
【図３】非金属材料の表面の研磨装置における従来の自転を拘束した偏心回転機構の代表的な例を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
(１)入力軸
(２)小径歯車
(３)主軸
(４)大径歯車
(５)貫通孔
(６)出力軸
(７)軸受
(８)Ｌ形リンク
(8a)側部片
(8b)側部ピン孔
(8c)後部片
(９)(10)軸受
(11)側部固定軸
(12)側部中空軸
(13)側部ピン軸
(14)軸受
(15)後部固定軸
(16)後部中空軸
(17)後部ピン軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an eccentric rotating device that restrains rotation in a polishing device or the like for finishing the surface of a nonmetallic material smoothly, for example.
[0002]
[Prior art]
In order to polish and uniformly finish the surface of a non-metallic material such as a glass plate, it is desirable that the relative speed of each part of the grindstone with respect to the glass plate or the like as a workpiece is uniform. For this purpose, it is necessary to revolve with a relatively small radius without rotating the grindstone.
[0003]
As a mechanism for obtaining such an operation, a combination of three pairs of gears is conventionally known. This mechanism takes out only the revolution motion given to the output shaft by the rotation of the main shaft.
[0004]
Next, such a conventional technique will be described with reference to FIG.
[0005]
The housing (21) is formed by connecting the upper housing (22), the intermediate housing (23), and the lower housing (24), and the lower end opening of the lower housing (24) has a through hole (25). It is blocked with (26).
[0006]
A vertical idle shaft (29) provided with an internal gear (27) and an external gear (28) on the inner and outer surfaces of the lower-diameter annular portion (29a) at the substantially central portion of the upper housing (22), respectively. However, the upper and lower bearings (30) and (31) are pivotally supported. On the side of the idle shaft (29), the upper end of the vertical input shaft (32) is pivotally supported by the upper housing (22) with a bearing (33). The lower end of the input shaft (32) is pivotally supported by the intermediate housing (23) with a bearing (34).
[0007]
A small-diameter upper gear (35) and a slightly larger-diameter lower gear (36) are integrally provided at the lower portion of the input shaft (32). The upper gear (35) meshes with the external gear (28) at the lower end of the idle shaft (29).
[0008]
The lower gear (36) is a large-diameter gear (40) formed at the upper end of a vertical cylindrical main shaft (39) pivotally supported in the lower housing (24) with bearings (37) and (38) at the upper and lower points. ).
[0009]
The main shaft (39) is provided with a vertical through hole (41) that is eccentric from the axis (A) by an eccentric distance R, and an internal gear on the idle shaft (29) is provided at the upper end in the through hole (41). An output shaft (43) having a small gear (42) meshing with (27) is inserted. The upper and lower ends of the output shaft (43) are pivotally supported by the through hole (41) with bearings (44) and (45), and a grindstone (46) (not shown) is attached to the lower end of the output shaft (43). ing.
[0010]
The gear ratio between the lower gear (36) and the large-diameter gear (40) is determined according to the rotation speed of the input shaft (32) and the revolution speed of the output shaft (43).
[0011]
The gear ratio of the upper gear (35) and the external gear (28), and the small gear (42) and the internal gear (27) is determined so as to cancel the rotation of the output shaft (43).
Since it is configured as described above, the output shaft (43) performs only revolving rotation without rotating.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In order to obtain a smooth finished surface, in a steady state, the grindstone does not rotate, and the resistance to rotation is large so that it does not momentarily rotate due to disturbance during operation, and It is necessary that the torsional rigidity against rotation is large.
For this purpose, the backlash of each gear pair is a major obstacle. In particular, the internal gear stage, that is, the meshing backlash between the small gear (42) and the internal gear (27) is a great obstacle for obtaining a good finished surface of the workpiece.
[0013]
However, conventionally, since an internal gear is used, there is a problem that even if the backlash of each gear is made as small as possible, there is a limit naturally and the total backlash cannot be reduced. Of course, various means for suppressing the backlash of the gear have been proposed in the past, but they cannot be adapted to applications that require high torsional rigidity at the same time.
[0014]
Further, in order to obtain a smooth finished surface, it is necessary to give a smooth revolving motion to the grindstone. However, since an internal gear is used in the past, it is difficult to grind the tooth surface and it is difficult to obtain high accuracy. Therefore, the influence of gear manufacturing errors such as tooth pitch error should be avoided. It was not possible to obtain a smooth revolving motion.
[0015]
An object of the present invention is to provide an eccentric rotation mechanism that restrains rotation as described above, and that has a small backlash and a high torsional rigidity.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention eliminates the internal gear used to exhibit the rotation canceling function in the conventional eccentric rotation mechanism that constrains rotation as described above, and reduces the rotation speed of the input shaft and the revolution speed of the output shaft. In order to obtain the speed ratio, only the reduction gear is used to achieve the above object, and the features thereof are as follows.
[0017]
(1) A gear provided integrally with the input shaft, a main shaft having a gear meshing with the gear on the outer periphery, and having an axial through hole at a position deviated from the axis serving as the rotation center by a certain distance The output shaft rotatably supported in the through hole, the link fixed to the upper end of the output shaft and having pin holes at the side end portion and the rear end portion, respectively , and rotatable at the side pin hole A side hollow shaft that has an inserted side pin shaft at the lower end and is rotatably supported by a side fixed shaft suspended from the housing, and a rear pin shaft that is rotatably inserted into the rear pin hole. A rear hollow shaft that is rotatably supported on a rear fixed shaft that has a lower end and is suspended from the housing, and a distance from the rotation center of the side hollow shaft to the center of the side pin shaft , and from the rotational center of the rear hollow shaft, the distance to the center of said rear pin shaft, Equal axis of the shaft and the eccentricity of the axis of the output shaft.
[0018]
( 2 ) In the above item ( 1 ) , the line connecting the center of the output shaft and the center of the rear pin shaft on the link and the line connecting the center of the output shaft and the center of the side pin shaft are orthogonal to each other.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0020]
FIG. 1 is a longitudinal front view showing only the mechanism of the portion above the horizontal plane immediately below the small-diameter gear at the top of the input shaft, which is the main part of the present invention, omitting the upper housing and the intermediate housing in FIG. 3 showing the conventional example. It is.
[0021]
In FIG. 1, a small-diameter gear (2) integrated with a vertical input shaft (1) is engraved on the outer peripheral surface of a vertical cylindrical main shaft (3) provided on the side of the input shaft (1). Meshed with the large-diameter gear (4).
[0022]
The main shaft (3), the axis (0 ₃₎ vertical through-hole eccentrically to than the distance (R) left (5) is bored, the through-hole (5) in the protruding upper end upward The output shaft (6) is pivotally supported via a bearing (7).
[0023]
At the upper end of the output shaft (6), a central portion of an L-shaped link (8) having an L shape in plan view is fitted and fixed.
[0024]
A side hollow shaft (12) is fitted to a vertical side fixed shaft (11) attached to a housing (not shown) via upper and lower bearings (9) and (10).
A side pin shaft (13) that protrudes downward is provided at a location that is eccentric to the left of the distance (R) from the axis (0 ₁₁ ) of the side fixed shaft (11) in the side hollow shaft (12). The side pin shaft (13) is fitted into the side pin hole (8b) provided at the tip of the side piece (8a) extending rightward in the L-shaped link (8) via the bearing (14). It is pivotally supported.
[0025]
The axis of the output shaft (6) and (0 _6), the distance between the axis of the side pin shaft (13) (0 ₁₃₎ and (S).
[0026]
The rear portion of the rear piece (8c) extending rearward in the L-shaped link (8) is rearward of the output shaft (6), at a distance (S), at the rear portion similar to the side fixed shaft (11). Rear pin hanging from a point eccentric to the left (R) distance (R) from the axis (0 ₁₅ ) of the rear fixed shaft (15) in the rear hollow shaft (16) rotatably fitted to the fixed shaft (15) The shaft (17) is pivotally fitted.
[0027]
Thus, the side of the axis and (0 ₆₎ the axis line connecting the (0 ₁₇₎ of the rear pin shaft (17), the axis of the output shaft (6) and (0 ₆₎ the output shaft (6) It is orthogonal to the straight line connecting the axis of the pin shaft (13) and (0 _13).
[0028]
In the above configuration, the axis of the main shaft (3) (0 ₃₎ to the axis of the output shaft (6) (0 _6), the axis of the side fixed shaft (11) (0 ₁₁₎ and the side pin shaft (13 axis of) (0 _13), and the eccentric distance the axis of the fixed shaft (15) and (0 ₁₅₎ the axis of the rear pin shaft (17) and (0 ₁₇₎ (R), since all equal, the output When the axis (0 ₆ ) of the shaft ( ₆ ) revolves around the axis (0 ₃ ) of the main shaft (3) with a radius (R), the axis (0 ₁₃ ) is centered on the axis (0 ₁₁ ) as also the axis (0 ₁₇₎ about the axis (0 _15), rotate in the same direction with a radius (R).
[0029]
That is, the L-shaped link (8) moves in a small circle with a radius (R) while keeping its posture constant, and the axial centers (0 ₁₇ ) and (0 ₁₃ ) are changed to the axial center (0 ₆ ). It does not rotate around. In other words, the rotation of the L-shaped link (8) and hence the output shaft (6) is restricted.
[0030]
Such an eccentric rotation mechanism constrained to rotate is a set of following mechanisms consisting of only one side fixed shaft (11), a side hollow shaft (12), and a side pin shaft (13). However, if two sets of follow-up mechanisms are provided as shown in FIGS. 1 and 2, higher torsional rigidity can be obtained.
[0031]
That is, when the L-shaped link (8) is at the position shown in FIG. 1, the rear side pin shaft (17) having (0 ₁₇ ) as the center axis ensures high torsional rigidity and the output shaft (6). When revolving 90 ° from the position shown in the figure, high torsional rigidity is secured by the side pin shaft (13) having (0 ₁₃ ) as an axis.
[0032]
Further, at the position where the output shaft (6) revolves 45 ° from the illustrated position, both the pin shafts (13) and (17) share the force with each other, and high torsional rigidity is exhibited. .
[0033]
Therefore, the output shaft (6) on the L-shaped link (8) exhibits high torsional rigidity at any position during the revolution rotation.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(a) The backlash with respect to the rotation torque of the output shaft is basically independent of the backlash of the gear, and the total backlash of the output shaft depends on the arm length of the link and the clearance of each bearing. Therefore, if the arm length is increased, the total backlash can be suppressed. Further, the gap between the pin shaft and the bearing is sufficient for the assembling work, and can be made smaller than the backlash of the gear.
[0035]
(b) Although a link is necessary, since a pair of expensive gears is sufficient, the overall cost is reduced.
[0036]
(c) Since the number of meshing gears is reduced, quiet operation can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional front view of an essential part schematically showing an embodiment of an eccentric rotation mechanism constraining rotation according to the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal front view showing a typical example of a conventional eccentric rotation mechanism that restrains rotation in a polishing apparatus for a surface of a nonmetallic material.
[Explanation of symbols]
(1) Input shaft
(2) Small diameter gear
(3) Spindle
(4) Large diameter gear
(5) Through hole
(6) Output shaft
(7) Bearing
(8) L-shaped link
(8a) Side piece
(8b) Side pin hole
(8c) Rear piece
(9) (10) Bearing
(11) Side fixed shaft
(12) Side hollow shaft
(13) Side pin shaft
(14) Bearing
(15) Rear fixed shaft
(16) Rear hollow shaft
(17) Rear pin shaft

Claims

A main shaft having a gear provided integrally with the input shaft, a gear meshing with the gear on the outer periphery, and having an axial through hole at a position deviated by a certain distance from the shaft center which is the rotation center, and the penetrating shaft An output shaft rotatably supported in the hole, a link fixed to the upper end of the output shaft and having pin holes at the side end and the rear end, respectively , and rotatably inserted into the side pin hole It has a side pin shaft at the lower end and a side hollow shaft that is rotatably supported by a side fixed shaft suspended from the housing, and a rear pin shaft that is rotatably inserted into the rear pin hole at the lower end. And a rear hollow shaft rotatably supported by a rear fixed shaft suspended from the housing, and a distance from the rotation center of the side hollow shaft to the center of the side pin shaft , and a rear hollow shaft from the center of rotation, the distance to the center of said rear pin shaft, the main shaft Eccentric rotation mechanism restraining the rotation, characterized in that equal to the axial center and the eccentric distance between the axis of the output shaft.

A line connecting the centers of the rear pin axis of the output shaft on the link, a line connecting the centers of the side pin axis of the output shaft, the rotation according to claim 1, characterized in that are perpendicular to each other Constrained eccentric rotation mechanism.