JP4253804B2 - Shaft coupling with an absorption correction mechanism for three-way error between connecting shafts - Google Patents
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Description
本発明は回転軸を連結する軸継手に於いて、軸連結時、及び、回転時に不可避的に生じる軸間誤差を吸収補正する軸継手に関するものである。The present invention relates to a shaft coupling that couples rotating shafts and absorbs and corrects an inter-axis error that inevitably occurs at the time of shaft coupling and rotation.
連結軸間誤差を軸継手が吸収補正すれば、軸連結作業は容易となる。市販の軸継手に就いて考察してみる。例えば鉄の丸棒に軸穴を明けて作る固定型軸継手は軸間の心ずれ、角度ずれを吸収補正する機構を備えていない。1個のユニバーサルジョイントは軸間の心ずれを吸収補正する機構を備えていない。弾性継手は、これを構成する素材や、バネのように加工した形状等を利用するものであり、誤差を吸収補正するための機構を別途には備えていない。オルダムカップリングは回転中に生じる軸間距離の伸縮量を吸収補正する機構を別途に持たない。このように三方向誤差を同時に吸収補正する機構を1個の軸継手が具備するものは現状では市販されていない。If the shaft coupling absorbs and corrects the error between the connecting shafts, the shaft connecting operation becomes easy. Consider a commercially available shaft coupling. For example, a fixed shaft joint made by drilling a shaft hole in a round iron bar does not have a mechanism for absorbing and correcting misalignment and angular misalignment between shafts. One universal joint does not have a mechanism for absorbing and correcting misalignment between axes. The elastic joint uses a material constituting the elastic joint, a shape processed like a spring, and the like, and does not have a separate mechanism for absorbing and correcting an error. The Oldham coupling does not have a separate mechanism for absorbing and correcting the amount of expansion and contraction of the inter-axis distance that occurs during rotation. In this way, a single shaft coupling having a mechanism for simultaneously absorbing and correcting three-way errors is not commercially available.
上述したように、連結軸間誤差が充分に吸収補正されない状態での回転は不等速回転であり、回転は円滑さを欠き、連結機器に悪影響を及ぼす可能性が大きい。現実には継手の疲労破壊や軸受の片磨耗、及び連結機器の不具合や破損等の誘因となる。作業現場では連結軸間誤差を最小にするための心出し作業等に手間取る。このような場合の継手取付作業は容易ではない。As described above, the rotation in the state where the error between the connecting shafts is not sufficiently absorbed and corrected is an inconstant speed rotation, and the rotation lacks smoothness and has a high possibility of adversely affecting the connecting device. In reality, this may cause fatigue failure of the joint, wear of the bearing, and malfunction or breakage of the connected equipment. At the work site, time is required for centering work to minimize the error between the connecting shafts. In such a case, the joint mounting work is not easy.
実験により、電動モーターと被回転側機器を連結して、その状態を更に考察する。所定位置に固定された電動モーターの回転軸中心は常に一定であり、回転中心の位置は変わらない。同様に固定された被回転側機器の回転軸中心も一定であり、回転中心の位置は変わらない。しかし、両軸間には不可避的誤差として平行及び角度の二方向誤差が存在する。この誤差は回転を阻害する抵抗となる。この誤差により、回転中に軸の長さ方向に継手が伸縮しようとする力が生じる。これは新たな誤差となり、回転を阻害する抵抗となる。By experiment, the electric motor and the rotated side equipment are connected and the state is further considered. The rotation axis center of the electric motor fixed at a predetermined position is always constant, and the position of the rotation center does not change. Similarly, the rotation axis center of the fixed device to be rotated is also constant, and the position of the rotation center does not change. However, there are parallel and angular two-way errors between the two axes as unavoidable errors. This error becomes a resistance that inhibits rotation. Due to this error, a force is generated that causes the joint to expand and contract in the length direction of the shaft during rotation. This becomes a new error and becomes a resistance that inhibits rotation.
本発明はこのような理由に基づいてなされたものであり、連結軸間の誤差、即ち、偏心、偏角、及び回転時に生じる軸間距離伸縮誤差の三方向誤差を同時に吸収補正するそれぞれ独立した機構を軸継手に具備することを目的とする。The present invention has been made on the basis of these reasons, and each of them independently absorbs and corrects errors between connecting shafts, that is, three-way errors such as eccentricity, declination, and inter-axis distance expansion / contraction error during rotation. It aims at providing a mechanism in a shaft coupling.
上記の目的を達成する本発明の軸継手は、Y字形にくびれたヨークハブのY字のU形部分のアーチ形アームの先端部が二股に分かれたフォークをなし、該フォークの長手方向にアーチ形に縁取りしたアーチ形スロットを各々のフォークを横断して貫通するように設けたヨークハブのU形部分を対面するように2個向かい合わせ、片側を直角にずらし、フォークの二股の割れ目に挿入したトルクピンに、固型コネクター7の両端側位置に互いに直角にずらして埋込んだ垂直方向リニアボールベアリング、及び、水平方向リニアボールベアリングをはめ合わせて連結し、各々のフォークのアーチ形スロット内にまたがって横断貫通する横断固定ピンでトルクピンを固定し、該固定ピンがスロット内をアーチに沿って移動する時、同時にトルクピンも二股の割れ目の中を追従移動する構成を特徴とする。The shaft coupling of the present invention that achieves the above object is a fork in which the tip of the arched arm of the Y-shaped U-shaped portion of the Y-shaped yoke hub is bifurcated, and is arched in the longitudinal direction of the fork. Torque pins inserted into the fork's bifurcated cracks, facing each other so that the U-shaped part of the yoke hub that faces the fork crosses each fork through the arched slot that is bordered on The vertical linear ball bearing and the horizontal linear ball bearing, which are embedded in the positions of both ends of the
一例として、前記の軸継手に於いて、固型コネクターの代わりに、二つの片側コネクターを軸の長手方向にはめ合わせて構成する合体型コネクターを使用するもので、片側コネクターの正面側中央の直角に突き出たストレートアームにリニアボールベアリングを埋込み、片側コネクターの背面部中央垂直方向外縁部周辺にストレートアームを上下に離した位置で垂直に2個設け、ストレートアームにスラスト方向リニアボールベアリングをそれぞれ埋込み、背面側のストレートアームがなす垂直線と直角にずれた位置の背面部中央水平方向外縁部周辺に2個のスラストピンを左右に離して水平に取付け、2個の片側コネクターのそれぞれの背面側を直角にずらした位置で互いに向かい合わせると、各々の片側コネクターの2個のスラストピンと、2個のスラスト方向リニアボールベアリングがはめ合い位置にくるので、両者をはめ合い連結させて1個の合体型コネクターを構成する。ヨークハブのトルクピンを片側コネクターの正面側中央のリニアボールベアリングにそれぞれはめ合わせて構成する。As an example, in the above-described shaft coupling, instead of the solid connector, a united connector configured by fitting two one-side connectors in the longitudinal direction of the shaft is used. Linear ball bearings are embedded in the straight arm that protrudes from the center, and two straight arms are provided vertically around the outer periphery of the center of the back of the connector on one side, and linear thrust ball bearings are embedded in the straight arm. Two thrust pins are mounted horizontally around the outer edge of the horizontal center of the back part at a position shifted at right angles to the vertical line formed by the straight arm on the back side. The back side of each of the two one-side connectors Two thrust pins of each one-side connector when facing each other at positions shifted at right angles Since the two thrust linear ball bearing is at the mutual position fit, ligated fitting both constituting one united type connector with. The yoke hub torque pins are respectively fitted to the linear ball bearings in the center of the front side of the one-side connector.
他には、ヨークハブの代わりに、プレーンハブを使用する実施例、及び、固型コネクターの中央部を二つに切り離し、その切断部がスプライン軸とナットのはめ合い構造になっている実施例、更に、固型コネクターのリニアボールベアリングの代わりに、スチールボールをボール溝に埋込む実施例、又、固型コネクターの両端側端末形状が欠円形状になっている欠円形固型コネクターを固型コネクターの代わりに使用する実施例、並びに、Y字形にくびれたヨークハブのY字のU形部分のアーチ形アームの先端部が二股に分かれたフォークの先端部を閉じてフォークを形成し、残った二股の割れ目をトルクピンスロットに替える以外の他の構成は全てヨークハブと同一の他のヨークハブを使用する実施例である。In addition, an embodiment in which a plain hub is used instead of a yoke hub, and an embodiment in which the central portion of the solid connector is cut into two, and the cut portion has a spline shaft and nut fitting structure, Further, instead of the linear ball bearing of the solid connector, an embodiment in which a steel ball is embedded in the ball groove, or a solid circular connector with a circular connector whose end shape on both ends of the solid connector is a circular shape is fixed. The embodiment used instead of the connector, and the tip of the arch-shaped arm of the Y-shaped U-shaped portion of the yoke hub constricted in the Y-shape is closed to form the fork by closing the tip of the fork. Except for replacing the bifurcated crack with a torque pin slot, all other configurations are examples in which another yoke hub identical to the yoke hub is used.
上記の説明のように、本発明によれば、ヨークハブのトルクピンを固型コネクターとはめ合い結合して構成する軸継手は1個で三方向誤差を同時に吸収補正し、等速回転を伝達するから、規定トルク内では壊れ難く、長寿命であり、構成部材数も少なく、組立ては簡単で、現場毎に異なる取付作業に於いても、芯だし作業は容易である。又、各部のはめ合いの位置移動が、継手を破壊しようとする外力を解放し、継手自体の損傷を防止し、関連軸受の片磨耗、及び、連結機器の不具合や破損等を防止する。更に、機器全体の省スペース化や小型化を計ることも可能となる。取付作業に要する時間の短縮や作業の簡易化等の産業上の多くの利点が本発明によりもたらされる。As described above, according to the present invention, a single shaft coupling formed by fitting the torque pin of the yoke hub with the solid connector is configured to absorb the three-direction error at the same time and transmit constant speed rotation. It is difficult to break within the specified torque, has a long life, has a small number of components, is easy to assemble, and can be easily centered even in different mounting operations at each site. Further, the movement of the fitting position of each part releases the external force that tries to destroy the joint, prevents the joint itself from being damaged, prevents the wear of the associated bearing, and the malfunction or breakage of the connecting device. Furthermore, it is possible to reduce the space and size of the entire device. Many industrial advantages such as shortening the time required for the mounting work and simplifying the work are brought about by the present invention.
以下に、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1〜図5は本発明の第一の実施形態に関するものである。図1は二つに分割した軸継手構成図、図2は固形コネクターの中央縦断面図、図3は各はめ合い部のはめ合い移動を示す展開図、図4はトルクピンの動きを示す展開図である。
図5は便宜的に、二つに切り離した固形コネクターのリニアボールベアリング毎の滑り運動を示すはめ合い滑り図である。図6〜図8は本発明の第二の実施形態に関するものである。図6は合体型コネクターを構成する片側コネクターの正面図、図7は図6の右側面図部分断面図、図8は合体型コネクターの部分断面図、図9は第二の実施形態に関する軸継手の部分断面図、図10は第三の実施形態に関する軸継手の部分断面図である。図11は第五の実施形態に関する固形コネクターのボール溝の上面図、図12は第六の実施形態に関する固形コネクターの両端側端末を欠円形状にした欠円形固型コネクターのボール溝の上面図である。図13は第七の実施形態に関するもので、先端を閉じたフォークとトルクピンスロットを設けるヨークハブの上面図である。1 to 5 relate to a first embodiment of the present invention. 1 is a block diagram of a shaft joint divided into two parts, FIG. 2 is a central longitudinal sectional view of a solid connector, FIG. 3 is a development view showing fitting movement of each fitting portion, and FIG. 4 is a development view showing movement of a torque pin. It is.
For convenience, FIG. 5 is a fitted sliding diagram showing the sliding motion of each linear ball bearing of the solid connector separated into two parts. 6 to 8 relate to a second embodiment of the present invention. 6 is a front view of one-side connector constituting the combined connector, FIG. 7 is a right side partial sectional view of FIG. 6, FIG. 8 is a partial sectional view of the combined connector, and FIG. 9 is a shaft coupling according to the second embodiment. FIG. 10 is a partial cross-sectional view of the shaft coupling according to the third embodiment. FIG. 11 is a top view of the ball groove of the solid connector according to the fifth embodiment, and FIG. 12 is a top view of the ball groove of the semicircular solid connector in which both ends on the both ends of the solid connector according to the sixth embodiment are formed into a circular shape. It is. FIG. 13 relates to the seventh embodiment and is a top view of a yoke hub provided with a fork and a torque pin slot with a closed tip.
本発明の理解を助けるため、最初に本発明の主要な構成部材を説明する。
構成部材は図1、図2、図3、図4のヨークハブ1を2個、固型コネクター7は一種類1個を使用する。又、図6、図7、図8、図9の片側コネクター13は一種類2個を使用する。更に、図10のプレーンハブ21は2個を使用する。In order to facilitate understanding of the present invention, the main components of the present invention will be described first.
As the constituent members, two
図1〜図4に示すように、Y字形にくびれたヨークハブ1のY字のU形部分のアーチ形アーム2の先端部が二股に分かれたフォーク3をなし、フォーク3の長手方向にアーチ形に縁取りしたアーチ形スロット4を各々のフォーク3を横断して貫通するように設けたヨークハブ1のU形部分を対面するように2個向かい合わせ、片側を直角にずらし、フォーク3の二股の割れ目に挿入したトルクピン5に、固型コネクター7の両端側位置に互いに直角にずらして埋込んだ垂直方向リニアボールベアリング8、及び、水平方向リニアボールベアリング9をはめ合わせて連結した後に、各々のフォーク3のアーチ形スロット4内にまたがって横断貫通する横断固定ピン6でトルクピン5を固定し、固定ピン6がスロット4内をアーチに沿って移動する時、同時にトルクピン5も二股の割れ目の中を追従移動するように構成した軸継手である。As shown in FIGS. 1 to 4, a
図5に示すように、ヨークハブ1のトルクピン5とはめ合い連結した固型コネクター7はリニアボールベアリング8、及び、9により、垂直方向滑り運動10、及び、水平方向滑り運動11を繰返す。二方向のはめ合い位置の移動により、両軸間の偏心、偏角の誤差が吸収補正され、回転を阻害する第一の抵抗が除去される。As shown in FIG. 5, the
図4に示すように、ヨークハブ1のトルクピン5は、軸の長さ方向に継手を伸縮しようとする力を吸収するため、二股の割れ目の中を横断固定ピン6に追従して移動する。トルクピン5の追従移動により、回転を阻害する第二の抵抗が除去され、等速回転軸継手が実現する。抵抗がある時、誤差吸収補正量は最小となり、無抵抗の時、誤差補正量は最大となる。As shown in FIG. 4, the
以上をまとめると、トルクピン5の追従移動、及び、固型コネクター7の垂直方向、及び水平方向のはめ合い位置移動により、三方向誤差が全て吸収補正される。In summary, all three-way errors are corrected and absorbed by the follow-up movement of the
図6〜図9は第二の実施形態に関するものであり、6 to 9 relate to the second embodiment,
に於ける固型コネクター7の代わりに、図8に示す合体型コネクター12を使用するもので、図6〜図7に示す片側コネクター13を軸の長手方向に2個はめ合わせて構成する。
片側コネクター13の正面側中央にストレートアーム14を直角に突き出るように設け、ストレートアーム14にリニアボールベアリング15を埋込む。片側コネクター13の背面部中央垂直方向外縁部周辺にストレートアーム16を上下に離した位置で垂直に2個設け、ストレートアーム16にスラスト方向リニアボールベアリング18をそれぞれ埋込む。背面側のストレートアーム16がなす垂直線と直角にずれた位置の背面部中央水平方向外縁部周辺に2個のスラストピン17を左右に離して水平に取付ける。図8に示すように、2個の片側コネクター13のそれぞれの背面側を直角にずらした位置で互いに向かい合わせると、各々の片側コネクター13の2個のスラストピン17と、2個のスラスト方向リニアボールベアリング18がはめ合い位置にくるので、両者をはめ合い連結させて1個の合体型コネクター12を構成する。8 is used instead of the
A
ヨークハブ1のトルクピン5を片側コネクター13の正面側中央のリニアボールベアリング15にそれぞれはめ合わせて軸継手を構成する。2個の片側コネクター13は、スラスト方向にはめ合い伸縮しながら、軸の長さ方向に作用する外力を吸収する。当該第二実施形態の軸継手の三方向誤差吸収補正量は最大である。The
図10は第三の実施形態に関するものであり、FIG. 10 relates to the third embodiment,
に於けるヨークハブ1の代わりに、同図に示すようなプレーンハブ21を使用する。プレーンハブ21のトルクピン5を、合体型コネクター12を構成する片側コネクター13の正面側中央のリニアボールベアリング15にそれぞれはめ合わせて構成する。Instead of the
第四の実施形態に関するものとして、As for the fourth embodiment,
に於いて、図2に示す固型コネクター7を中央部で二つに切り離し、その切断部がスプライン軸とナットのはめ合い構造となる構成である。In this case, the
第五の実施形態として、As a fifth embodiment,
に於ける固型コネクター7の垂直方向リニアボールベアリング8、及び、水平方向リニアボールベアリング9の代わりに、図11に示すように、スチールボールをボール溝22に埋込み構成する。又、第六の実施形態はInstead of the vertical
に於ける固型コネクター7の代わりに、図12に示すように、両端側端末形状が欠円形状になっている欠円形固型コネクター24を使用し、そのボール溝23にスチールボールを埋込み構成する。12, instead of the
第七の実施形態はThe seventh embodiment is
に於けるY字形にくびれたヨークハブ1のY字のU形部分のアーチ形アーム2の先端部が二股に分かれたフォーク3の先端部を閉じてフォーク26を形成し、残った二股の割れ目をトルクピンスロット27とする。図13に示すように先端部を閉じ、残った二股の割れ目がトルクピンスロット27となる以外の他の構造は全てヨークハブ1と同一のヨークハブ25を使用するものである。The Y-shaped U-shaped portion of the Y-shaped U-shaped portion of the
以上に本発明の実施形態及び実施例を説明したが、本発明の範囲はこれに限定されない。はめ合い部に於いては、含油合金等の滑りブッシュ、及び、合成樹脂等の滑りブッシュ、その他の滑りの良い材料を選定したり、又、円滑な位置移動が可能なはめ合い連結機構であれば、いずれも本発明の構成要件を満たす。状況に応じて適宜選択する。Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited thereto. For fitting parts, sliding bushes made of oil-impregnated alloy, etc., sliding bushes made of synthetic resin, etc., and other slippery materials can be selected. Any of these satisfy the constituent requirements of the present invention. Select appropriately according to the situation.
実施例では、構造体の材質に就いて限定していない。鉄鋼、非鉄金属、合成樹脂等、又、製作方法は鍛造、鋳造、鋳物、ロストワックス、樹脂成形、その他、更に、構造体として適当、且つ、任意の材質の使用を含め、形状や大きさも本発明に限定されるものではなく、任意に選定し、使用することができる。In the embodiment, the material of the structure is not limited. Steel, non-ferrous metal, synthetic resin, etc. Also, the manufacturing method is forging, casting, casting, lost wax, resin molding, etc. In addition, the shape and size are appropriate, including the use of any material suitable for the structure. It is not limited to the invention, and can be arbitrarily selected and used.
本発明は軸連結を必要とする機械工業その他の産業分野で利用できる。The present invention can be used in the machine industry and other industrial fields that require shaft connection.
1、25 ヨークハブ
2 ア−チ型アーム
3、26 フォーク
4 ア−チ型スロット
5 トルクピン
6 横断固定ピン
7 固型コネクター
8 垂直方向リニアボールベアリング
9 水平方向リニアボールベアリング
10 垂直方向滑り運動
11 水平方向滑り運動
12 合体型コネクター
13 片側コネクター
14、16 ストレートアーム
15 リニアボールベアリング
17 スラストピン
18 スラスト方向リニアボールベアリング
19 ネジ
20 軸
21 プレーンハブ
22、23 ボール溝
24 欠円形固型コネクター
27 トルクピンスロット1, 25
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