JP4527964B2 - Tension pulley and rotation transmission mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、入力側プーリーと出力側プーリーとの間にスチールベルトを張設し、入力側プーリーの回転に追随して出力側プーリーを回転させる回転伝達機構に関し、特に前記ベルトのテンション調整を行うテンションプーリーの改良に関する。 The present invention relates to a rotation transmission mechanism in which a steel belt is stretched between an input side pulley and an output side pulley and the output side pulley is rotated following the rotation of the input side pulley, and in particular, the tension of the belt is adjusted. It relates to the improvement of the tension pulley.
従来使用されているテンションプーリーを備えた回転伝達機構を図4、図5を用いて説明する。図5(a)は、回転伝達機構を平面で見た概念図で、図5(b)は、正面から見た概念図である。また、図4(a)、(b)は、テンションプーリーの軸心を含む面で断面にしてテンションプーリーにスチールベルトが接触する状態を説明するものである。 A conventional rotation transmission mechanism including a tension pulley will be described with reference to FIGS. FIG. 5A is a conceptual diagram of the rotation transmission mechanism as viewed from above, and FIG. 5B is a conceptual diagram as viewed from the front. 4 (a) and 4 (b) illustrate a state in which the steel belt is in contact with the tension pulley in a cross-section in a plane including the axis of the tension pulley.
従来の回転伝達機構50では、ベース1に固定された動力源2の出力軸2aに入力側プーリー3が取り付けられ、さらにベース1に出力側プーリー4が取り付けられて、この出力側プーリー4に、ワークを把持する等して最終的に駆動すべき負荷5が取り付けられている。
In the conventional
入力側プーリー3と出力側プーリー4との間には、そのプーリー比に相当した回転出力を得ることができるようにスチールベルト6が張設されている。
A
また、スチールベルト6のテンションを調整するテンションプーリー7を備えている。
A
このように構成される回転伝達機構50の動作を説明すると、動力源2の出力軸2aが回転することにより、出力軸2aの回転数と同一の回転数で入力側プーリー3が回転し、スチールベルト6を介して(入力側プーリー3)/(出力側プーリー4)の回転比で出力側プーリー4が回転する。これにより、出力側プーリー4に取り付けられた最終負荷となる負荷5も出力側プーリー4と同一の回転数で回転する。
The operation of the
ここで、テンションプーリー7は、スチールベルト6の張り具合を調節して緩みを防止し、回転効率の向上を図る役割を有するが、従来のテンションプーリー7は、図4図示のように通常、内部に円筒コロ型軸受を装着している。
Here, the
この従来のテンションプーリー7の構造を図4について詳述する。
The structure of this
従来の方式のテンションプーリー7は、入力側プーリー3と出力側プーリー4との間で駆動されているスチールベルト6にその外周面で接触して回転する外輪8と、外輪8の円滑な回転運動を実現し、対ラジアル荷重を重視した円筒コロ10と、円筒コロ10のガイドとなるコロ受け12と、プーリーの固定軸となる内軸11と、内軸11に装着され外周面が円筒コロ10の接触面となる内輪9とで構成されている。
The
テンションプーリー7は、外輪8がスチールベルト6に適度に接触する位置に調節され、スチールベルト6が駆動された場合のスチールベルト6の緩みを抑え駆動効率を向上させ、スチールベルト6へ与える摩擦を最小限にする構造となっている。
テンションプーリー7では、その組立寸法公差のため、図4(b)図示のように外輪8の接触面と、スチールベルト6の接触面とが異なる角度で接触することがある。このようにスチールベルト6の偏当たりが生じた場合、スチールベルト6は局部的に過大な応力を受けることになるが、従来の回転伝達機構50では、テンションプーリー7に用いられる円筒コロ型軸受がステンレス等の硬質材料で形成されているため、外輪8より強度の劣るスチールベルトの方が損傷を受けやすかった。
In the
また、負荷側から入力される突発的なテンション変動が生じた場合にも、そのテンション変動は最も強度の弱いスチールベルトがその衝撃を吸収する構造となっている。 Further, even when a sudden tension fluctuation input from the load side occurs, the tension fluctuation has a structure in which the steel belt having the weakest strength absorbs the impact.
これらの結果、スチールベルトが過剰な応力を受け、損傷、破断しやすく、スチールベルトの寿命を大幅に短縮する要因となっていた。このスチールベルト6の短い寿命は、回転伝達機構全体の信頼性の低下や、メンテナンスサイクルの短縮化につながっていた。出願人が行った実験のデータによれば、図4図示のような円筒コロ型軸受がステンレス等の硬質材料で形成されている従来の回転伝達機構の場合、3万回の動作に満たないレベルでスチールベルト6に何らかの変調、損傷が生じる場合があった。
As a result, the steel belt is excessively stressed, easily damaged and broken, and the life of the steel belt is greatly shortened. The short life of the
本発明は、Oリング等、衝撃を緩衝できる緩衝部材をテンションプーリーの内軸とこれに回転可能に装着される外輪との間に介装し、スチールベルトの偏当たりや、負荷側から発生する突発的なテンション変動が生じた際に、前記緩衝部材が変形することにより、従来のテンションプーリーならば、スチールベルトの偏当たりが生じるような場合にスチールベルトの接触面に当接する外輪外周面の内軸に対する傾斜角度を自動調整し、また、突発的なテンション変動が生じた場合に、内軸に対する外輪の位置が変位できるようにして前記問題点を解決したのである。 In the present invention, a shock-absorbing member such as an O-ring is provided between an inner shaft of a tension pulley and an outer ring rotatably mounted on the tension pulley, and is generated from the uneven contact of the steel belt or the load side. When a sudden tension change occurs, the buffer member is deformed, so that in the case of a conventional tension pulley, if the steel belt is unevenly contacted, the outer ring outer peripheral surface that comes into contact with the contact surface of the steel belt The problem is solved by automatically adjusting the inclination angle with respect to the inner shaft and allowing the position of the outer ring to be displaced with respect to the inner shaft when sudden tension fluctuations occur.
すなわち、この発明の提案するテンションプーリーは、入力側プーリーの回転に追従して出力側プーリーを回転させる回転伝達機構の前記入力側プーリーと前記出力側プーリーとの間に張設される無端ベルトのテンション調整を行うテンションプーリーであって、
内軸と、円筒体からなり、前記内軸に装着されるカラー部と、円筒体からなり、無端ベルトに外周面が接触する外輪と、カラー部と前記外輪との間に介装されたベアリングと、内軸と前記カラー部との間に介装されたOリングとを備え、カラー部は、ベアリングが配置される介装部と、介装部の軸心方向の両縁よりも外側にそれぞれ延出され、Oリングが配置される収容部とを有し、カラー部の径方向の位置関係において、収容部の内壁面が介装部の内壁面よりも外側であることを特徴とするものである。
That is, the tension pulley proposed in this invention, the endless belt is stretched between the input pulley and the output pulley of the rotation transmission mechanism for rotating the output-side pulley in accordance with the rotation of the input side pulley A tension pulley that adjusts the tension ,
An inner shaft, a cylindrical body, a collar portion mounted on the inner shaft, a cylindrical body, an outer ring whose outer peripheral surface is in contact with an endless belt, and a bearing interposed between the collar portion and the outer ring. And an O-ring interposed between the inner shaft and the collar portion, and the collar portion is located on the outer side than both edges in the axial direction of the interposed portion where the bearing is disposed, and the interposed portion. Each having an accommodating portion in which an O-ring is disposed, and the inner wall surface of the accommodating portion is outside the inner wall surface of the interposition portion in the radial positional relationship of the collar portion. Is.
前記内軸は、テンションプーリーの回転の中心となる固定軸であり、回転伝達機構、例えば、基板搬送ロボットのアームに取り付けられる。 The inner shaft is a fixed shaft that becomes the center of rotation of the tension pulley, and is attached to a rotation transmission mechanism, for example, an arm of a substrate transport robot.
なお、無端ベルトとは、ベルトの移動(回転)方向に端部を有さない環状とされたベルトであり、スチール製のものやゴム製のものなどがあるが、本明細書では特にスチール製のスチールベルトについて説明することとする。 The endless belt is an annular belt that does not have an end in the moving (rotating) direction of the belt, and there are steel and rubber ones. This steel belt will be explained.
前記緩衝部材は内軸と外輪との間の、前記スチールベルトの対向する両側縁に対応する側、すなわち内軸の先端側と基端側とにそれぞれ介装することができる。スチールベルトの偏当たりは、外輪の外周面とスチールベルトの接触面との角度にずれが生じることによって起こる場合が多い。そこで、緩衝部材を前記内軸の先端側と基端側とにそれぞれ介装しておけば、外輪の外周面への入力に応じて先端側と基端側の緩衝部材がそれぞれ変形し、外輪の外周面とスチールベルトの接触面との角度のずれに対応できる。緩衝部材をこのように介装させれば、内軸と外輪との間で緩衝部材が変形するので、スチールベルトの接触面に当接する外輪外周面の内軸に対する傾斜角度をスチールベルトの接触面の角度に応じて自動調整可能となる。また、外部からの入力に応じて外輪の内軸に対する離接移動が可能となる。これにより、無端のスチールベルトの偏当たりを防止することができ、また、突発的なテンション変動にも対応できる。 The buffer member can be interposed between the inner shaft and the outer ring on the sides corresponding to the opposite side edges of the steel belt, that is, on the distal end side and the proximal end side of the inner shaft. The uneven contact of the steel belt is often caused by a shift in the angle between the outer peripheral surface of the outer ring and the contact surface of the steel belt. Therefore, if the buffer members are respectively provided at the distal end side and the proximal end side of the inner shaft, the buffer members on the distal end side and the proximal end side are deformed according to the input to the outer peripheral surface of the outer ring , and the outer ring It is possible to cope with an angle shift between the outer peripheral surface of the steel plate and the contact surface of the steel belt. If the buffer member is interposed in this way, the buffer member is deformed between the inner shaft and the outer ring. Therefore, the inclination angle of the outer peripheral surface of the outer ring that contacts the contact surface of the steel belt with respect to the inner shaft is set to the contact surface of the steel belt. It becomes possible to automatically adjust according to the angle. Further, the outer ring can be moved away from the inner shaft in response to an input from the outside. Thereby, it is possible to prevent the endless steel belt from being unevenly contacted, and to cope with sudden tension fluctuations.
すなわち、スチールベルトの偏当たりや、負荷側から発生する突発的なテンション変動が発生した際には、緩衝部材がその変動に追随した形で変形してスチールベルトへの負荷を軽減することができる。 That is, when the steel belt is unevenly contacted or sudden tension fluctuation occurs from the load side, the buffer member can be deformed following the fluctuation to reduce the load on the steel belt. .
緩衝部材は、組立公差から生じるスチールベルトの偏当たりが生じた際に、スチール
ベルト接触面の角度に応じて外輪が内軸対して傾斜でき、また、負荷側から発生する突発
的なテンション変動が生じた際にこれに応じた外輪の内軸に対する変位に追随して変形で
きるものであれば材質、形状は問わず採用することができる。例えばゴム材製や、メタル
中空のOリング等を採用することができる。
When the steel belt comes into contact with the shock absorber due to assembly tolerances , the shock absorber can tilt the outer ring with respect to the inner shaft according to the angle of the steel belt contact surface, and sudden tension fluctuations generated from the load side can occur. Any material and shape can be adopted as long as they can be deformed following the displacement of the outer ring corresponding to the inner shaft when it occurs. For example, a rubber material or a metal hollow O-ring can be employed.
なお、以上説明したテンションプーリーは、従来より広く使用されている回転伝達機構であって、入力側プーリーと出力側プーリーとの間に無端ベルトを張設して回転力を伝達する形式のものであれば、いかなるものであっても、装着して使用ができる。 The tension pulley described above is a rotation transmission mechanism that has been widely used in the past, and is a type in which an endless belt is stretched between an input pulley and an output pulley to transmit rotational force. Anything can be worn and used.
以上説明した通り、本発明によれば、テンションプーリーの外軸と内軸との間に、例えば内軸の先端側と基端側とにOリング等の緩衝部材を介装したので、テンションプーリーへのスチールベルトの偏当たりを防止することができる。また、突発的な入力に対応することができる。これにより、スチールベルトの偏当たりや負荷側から発生する突発的なテンション変動に対応でき、スチールベルトの長寿命化を達成することができる。 As described above, according to the present invention, a buffer member such as an O-ring is interposed between the outer shaft and the inner shaft of the tension pulley, for example, on the distal end side and the proximal end side of the inner shaft. It is possible to prevent the uneven contact of the steel belt with the belt. In addition, it is possible to cope with sudden input. As a result, it is possible to cope with uneven contact of the steel belt and sudden tension fluctuations generated from the load side, and it is possible to achieve a long life of the steel belt.
また、このテンションプーリーを用いることにより回転伝達機構自体の信頼性を向上することができる。 Moreover, the reliability of the rotation transmission mechanism itself can be improved by using this tension pulley.
さらに、スチールベルトのテンション調整マージンが増加することによりテンション調整に要する時間を短縮することができる。 Furthermore, the time required for tension adjustment can be shortened by increasing the tension adjustment margin of the steel belt.
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図1(a)、(b)は、従来例を説明する図4(a)、(b)と同様に、テンションプーリーの軸心を含む面で断面にしてテンションプーリーにスチールベルトが接触する状態を説明するものである。 Embodiments of the present invention will be described below. 1 (a) and 1 (b) show a state in which the steel belt is in contact with the tension pulley in a cross-section along the plane including the axis of the tension pulley, as in FIGS. 4 (a) and 4 (b) illustrating the conventional example. Is described.
本願発明のテンションプーリー16は、内軸11に、外輪18が回転可能に装着されて
いるものである。この内軸11への外輪18の回転可能な装着は、図示の例では、内軸1
1に、円筒体からなるカラー部14が装着され、その外周にベアリング15を介装して外
軸17が装着される構成となっている。カラー部14は、Oリング13a、13bを保持
する役割を果たすものであり、このカラー部14と外輪18との間にベアリング19が介
装されて回転構造になっている。
The
1, a
カラー部14の、上縁部と下縁部にはそれぞれOリング13a、13bの収容部14aが形成されている。Oリング13aは内軸11の先端側に位置する収容部14aに装着され、Oリング13bは内軸11の基端側に位置する収容部14aに装着されている。
On the upper and lower edge portions of the
尚、外輪18の外周面が出力側プーリーと入力側プーリーとの間に張設されるスチールベルト6に接触することとなる。
In addition, the outer peripheral surface of the
テンションプーリー16は、スチールベルト6が回転方向に回転した場合に、スチールベルト6へ与える摩擦力が最小限となる状態で動作するように、従来の方式と同様に、スチールベルト6の緩み止め及び回転効率の向上のために常にスチールベルト6へ荷重がかけられるように調整される。
Similar to the conventional method, the
このように構成されたテンションプーリー16は、図3図示のような回転伝達機構19に取り付けられて使用される。
The
この回転伝達機構19の構成につき、図3に基づいて説明する。以下の説明において、図5を用いて前述した従来のテンションプーリーを用いた回転伝達機構50と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。
The configuration of the
回転伝達機構19は、ベース1(図5参照)に固定された動力源2(図5参照)の出力軸2a(図5参照)に第一の入力側プーリー20が取り付けられ、さらにベース1(図5参照)に第一の出力側プーリー21が取り付けられ、第一の入力側プーリー20と第一の出力側プーリー21との間にスチールベルト6が張設されている。また、図3図示の例では、図5図示の回転伝達機構50と異なり、第一の出力側プーリー21と一体となった第二の入力側プーリー22が設けられており、第二の出力側プーリー23との間でも同様にスチールベルト6が張設されている。第二の出力側プーリー23にはワークを把持する等して最終的に駆動すべき負荷5が取り付けられている。この場合、回転伝達機構19は、動力源2の出力軸2aが回転することにより、出力軸2aの回転数と同一の回転数で第一の入力側プーリー20が回転し、スチールベルト6を介して(入力側プーリー20)/(出力側プーリー21)の回転比で第一の出力側プーリー21が回転する。この第一の出力側プーリー21の回転数は、そのまま、第二の出力側プーリー22の回転数となり、スチールベルト6を介して(入力側プーリー22)/(出力側プーリー23)の回転比で第二の出力側プーリー23が回転する。これにより、第二の出力側プーリー23に取り付けられた最終負荷となる負荷5も第二の出力側プーリー23と同一の回転数で回転する。
The
テンションプーリー16は図3図示のように環状を成すスチールベルト6に対して環状の外側から環状の内側に向かってスチールベルト6を押さえつけるように2カ所に配置されている。
As shown in FIG. 3, the
以上のように回転伝達機構19に取り付けられたテンションプーリー16の動作を図1、図2とに基づいて説明する。
The operation of the
図1は、図4(b)図示のように、組立寸法公差により偏当たりが発生するようになった場合の本発明のテンションプーリー16における外輪18とスチールベルト6との接触の状態を表す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a state of contact between the
テンションプーリーでは、組立寸法公差により、回転伝達機構の運転中に例えば図4(b)、(c)図示のようにテンションプーリーの接触面とスチールベルトの接触面との角度にずれが生じ、スチールベルト6の符号6aの近辺で偏当たりが生じる場合がある。
In the tension pulley, due to assembly dimensional tolerance, during the operation of the rotation transmission mechanism, the angle between the contact surface of the tension pulley and the contact surface of the steel belt is displaced as shown in FIGS. 4B and 4C, for example. There is a case where uneven contact occurs in the vicinity of the
しかし、この発明のテンションプーリー16は、スチールベルト6から受ける応力に応じて、Oリング13a、13bが変形し、外輪8の外周面と内軸11の軸心との角度を自動調整することができる。例えば、従来のテンションプーリー7では、図4(b)、(c)図示のように外輪8の上側部にだけスチールベルト6が接触し、偏当たりするような駆動状態になるときであっても本発明のテンションプーリー16では、Oリング13a、13bが変形するので、外輪18の外周面の内軸11の軸心に対する角度と、スチールベルト6の内側面の内軸11の軸心に対する角度が同一角度に補正、調整され、偏当たりを防止することができる。
However, in the
すなわち、図4(b)図示のように、従来のテンションプーリーでは、外輪8の上端側に大きな力が生じるような接触の仕方になってしまう場合であっても、本発明のテンションプーリー16では、図1(b)図示のようにOリング13a、13bの符号13a1、13b2で示す対角線上に位置する部分が矢示20の入力に応じて変形するので、外輪18の外周面の内軸11に対する角度が自動調整され、スチールベルト6と外輪18の外周面とが常時面接触する。図1(c)は、図1(b)中矢示20の方向(スチールベルト6の外側面側)からみた図であるが、スチールベルト6は偏当たりすることがないので、皺も生じていない。これにより、スチールベルト6は局部的な応力を受けることが無くなり、寿命が延びる。
That is, as shown in FIG. 4 (b), the
次に、図2は、負荷側から発生する突発的なテンション変動が生じた場合のスチールベルト6と外輪18との接触の状態を表す説明図である。
Next, FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state of contact between the
従来のテンションプーリー7は、突発的な入力はスチールベルト6自体が吸収していた。
In the
しかし、この発明のテンションプーリー16は、外輪18がスチールベルト6から受ける応力に応じて、Oリング13a、13bが変形するので、突発的なテンション変動が生じた場合の衝撃をOリング13a、13bが吸収できる。
However, in the
すなわち、図2中、スチールベルト6側から力を受けたテンションプーリー16は、外軸18が矢示24の方向に移動しようとするので、Oリング13a、13bの、図2中符号13a1、13b1で示す部分が入力に応じて変形し、突発的なテンション変動が生じた場合の衝撃をOリング13a、13bで吸収することとなる。
That is, in FIG. 2, the
この発明のテンションプーリー16に用いられるOリング13の硬度、つぶれ代(断面の形状及び寸法)は、スチールベルトのテンション値に合わせて適宜選択することになる。
The hardness and crushing allowance (cross-sectional shape and dimensions) of the O-ring 13 used in the
出願人が行った実験データによれば、円筒コロ型軸受がステンレス等の硬質材料で形成されている従来の回転伝達機構の場合、3万回の動作に満たないレベルでスチールベルト6に何らかの変調、損傷が生じる場合があったところ、この発明のテンションプーリー16を組み込んだ回転伝達機構では、40万回以上の動作を行っても、スチールベルト6に何らの変調も見られていない。この動作確認は継続評価中であり、さらに長寿命化を達成できることが確実視される。
According to the experimental data conducted by the applicant, in the case of the conventional rotation transmission mechanism in which the cylindrical roller bearing is made of a hard material such as stainless steel, some modulation is applied to the
以上、本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described with reference to the accompanying drawing, this invention is not limited to this embodiment, In the technical range grasped | ascertained from description of a claim, various It is possible to change to the form.
この実施の形態では、Oリング13aは内軸11の先端側に位置する収容部14aに装着され、Oリング13bは内軸11の基端側に位置する収容部14aに装着された構成としたが、緩衝部材として、例えば、内軸11の先端側から基端側に亘って、複数本のOリングを装着する構成とすることもできるし、内軸11の先端側から基端側に亘って被覆する弾性円筒体を装着する構成とすることもできる。
In this embodiment, the O-
1 ベース
2 動力源
3、20、22 入力側プーリー
4、21、23 出力側プーリー
5 負荷
6 スチールベルト
7、16 テンションプーリー
8、18 外輪
9 内輪
10 円筒コロ
11 内軸
12 コロ受け
13a、13b Oリング
14 カラー
15 ベアリング
17 外軸
19、50 回転伝達機構
DESCRIPTION OF
Claims (2)
内軸と、
円筒体からなり、前記内軸に装着されるカラー部と、
円筒体からなり、前記無端ベルトに外周面が接触する外輪と、
前記カラー部と前記外輪との間に介装されたベアリングと、
前記内軸と前記カラー部との間に配置されたOリングとを備え、
前記カラー部は、前記ベアリングが配置される介装部と、前記介装部の軸心方向の両縁よりもそれぞれ外側に延出され、前記Oリングが配置される収容部とを有し、
前記カラー部の径方向の位置関係において、前記収容部の内壁面が前記介装部の内壁面よりも外側であることを特徴とするテンションプーリー。 A tension pulley that adjusts the tension of an endless belt that is stretched between the input-side pulley and the output-side pulley of a rotation transmission mechanism that rotates the output-side pulley following the rotation of the input-side pulley ,
An inner shaft,
A collar portion made of a cylindrical body and attached to the inner shaft;
An outer ring made of a cylindrical body and having an outer peripheral surface in contact with the endless belt;
A bearing interposed between the collar portion and the outer ring;
An O-ring disposed between the inner shaft and the collar portion;
The collar portion includes an interposed portion in which the bearing is disposed, and an accommodating portion that extends outward from both edges in the axial direction of the interposed portion and in which the O-ring is disposed,
The tension pulley according to the present invention , wherein the inner wall surface of the housing part is located outside the inner wall surface of the interposition part in the radial positional relationship of the collar part .
入力側プーリーと、
前記入力側プーリーの回転に追随して回転される出力側プーリーと、
前記入力側プーリーと前記出力側プーリーとの間に張設される無端ベルトと、
前記無端ベルトのテンション調整を行うテンションプーリーと、を備え、
前記無端ベルトはスチールベルトであり、
前記テンションプーリーは、請求項1に記載のテンションプーリーであることを特徴とする回転伝達機構。 A rotation transmission mechanism used in a substrate transfer robot,
An input pulley ,
An output pulley that is rotated following the rotation of the input pulley ;
An endless belt stretched between the input pulley and the output pulley ;
A tension pulley for adjusting the tension of the endless belt,
The endless belt is a steel belt;
The rotation transmission mechanism according to claim 1 , wherein the tension pulley is the tension pulley according to claim 1 .
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