JP5726372B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達装置に係り、より詳細には、単一の駆動機で１つまたは多数のピン歯車を駆動させることができて、制限されたサイズのラックを使いながらも、従来よりも増加した可搬重量を提供し、かつ複雑な減速装置なしにも、所望の程度の減速比を具現し、入力歯車による回動を含めてラックによる直線運動まであらゆる転がり運動が可能であって、動力伝達への効率を極大化させる動力伝達装置に関する。

動力伝達装置は、回転運動を直線運動に、または直線運動を回転運動に転換させるラックとピニオン、回動のみを伝達するが、回転速度とトルクとを変換させるギア列に大別される。

通常、動力伝達装置の動力伝達体系は、インボリュート曲線を原理とした歯形が主に使われているが、珍しくサイクロイド曲線を原理とした歯形とピン歯車とを使う場合もある。

このような動力伝達装置は、半導体装備、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤなどの平面ディスプレイ装備などを含めた多様な産業機械などに広く使われている。

一方、多様な産業機械に適用されているか、適用を準備中である動力伝達装置の場合、１つのラックに１つのピニオンがギア噛み合って動作するものがほとんどであり、ラックに対してピニオンが運動するか、ピニオンに対してラックが運動しながら所望の動力を伝達する。

しかし、前記のような通常の場合とは異なって、もし、可搬重量が大きいが、ラックのサイズ制限がある場合には、１つのラックに対して多数のピニオン（または、ピン歯車）と、それによる駆動機が必要であるが、この際は、多数の駆動機の同期速度を一致させなければならない難しさがある。

それだけではなく、高速移送に必要な減速比の具現に難しさがあって、適用が遅延されていることが現実なので、これに対する構造改善が要求される。

本発明が解決しようとする技術的課題は、単一の駆動機で１つまたは多数のピン歯車を駆動させることができて、制限されたサイズのラックを使いながらも、従来よりも増加した可搬重量を提供し、かつ複雑な減速装置なしにも、所望の程度の減速比を具現し、入力歯車による回動を含めてラックによる直線運動まであらゆる転がり運動が可能であって、動力伝達への効率を極大化させる動力伝達装置を提供するところにある。

本発明の一側面によれば、多数のラック歯形を備えるラックと、動力伝達のために、前記ラック歯形に沿って相対回転する多数の動力伝達ピンを備え、前記ラックの長手方向に沿って相互離隔して多数個設けられるピン歯車と、前記多数のピン歯車が互いに同じ速度で回転されるように、前記ピン歯車の間に配されて、前記ピン歯車を回転自在に連結する入力歯車と、を含む動力伝達装置が提供されうる。

前記ピン歯車は、前記多数の動力伝達ピンを回転自在に支持するボディーと、前記ボディーの中央領域に結合されて、前記ボディーの回動を支持する回転支持軸受ユニットと、を含みうる。

前記ボディーは、相互離隔し、平行に配されて、前記動力伝達ピンの両端部と連結される一対のボディーであり得る。

前記入力歯車との動力伝達から発生するラジアル荷重が互いに相殺されて、前記回転支持軸受ユニットに付加される外力を最小化させるように、前記回転支持軸受ユニットは、前記一対のボディーにそれぞれ対称になるように配置される。

前記回転支持軸受ユニットは、前記動力伝達ピンの個数ほど前記ボディーの円周方向に沿って相互等角度間隔で配列されて、前記動力伝達ピンの自転運動を１つずつ支持する多数のピン支持軸受と、前記ボディーの回転中心部に設けられ、前記ボディーに対しては自転中心を形成し、前記動力伝達ピンに対しては公転中心を形成する中心部自転軸と、を含みうる。

前記中心部自転軸は、多数の締結部材によって前記ボディー側に締結されうる。

前記回転支持軸受ユニットは、前記中心部自転軸と前記ボディーとの間で前記中心部自転軸と同軸的に配されて、前記ボディーの自転運動による自転中心を支持する中心部自転軸支持軸受をさらに含みうる。

前記回転支持軸受ユニットは、前記中心部自転軸支持軸受と連結されて、前記中心部自転軸支持軸受を潤滑及びシーリングする中心部オイルシールをさらに含みうる。

前記回転支持軸受ユニットは、前記ピン支持軸受に１つずつ対応して設けられて、前記動力伝達ピンが挿入されて支持される前記ボディー内のピン挿入支持ホールをシーリングする多数の外郭部オイルシールをさらに含みうる。

前記動力伝達ピンの内部には、前記動力伝達ピンの長手方向に沿って潤滑剤が流動する潤滑剤流動ホールが設けられうる。

前記動力伝達ピンの側壁には、前記潤滑剤流動ホールと連通されて、前記潤滑剤が出入りする潤滑剤出口と潤滑剤入口とが設けられうる。

前記潤滑剤出口と前記潤滑剤入口は、前記潤滑剤流動ホールの両端部の領域から前記動力伝達ピンの半径方向に沿って互いに逆方向に配置される。

前記入力歯車は、前記ピン歯車の動力伝達ピンと１つずつ対応しながら相互作用する多数の入力歯形が外面に円周方向に沿って形成される入力歯車本体と、前記入力歯車本体の中央領域から突設される入力歯車シャフトと、を含みうる。

前記入力歯形は、トロコイド（ｔｒｏｃｈｏｉｄ）歯形、サイクロイド（ｃｙｃｌｏｉｄ）歯形及びインボリュート（ｉｎｖｏｌｕｔｅ）歯形のうちから選択される何れか１つの歯形で設けられうる。

前記入力歯車は、単一の入力歯車であり、前記多数のピン歯車は、その間に配される前記単一の入力歯車に対して一対に配列されうる。

本発明によれば、単一の駆動機で１つまたは多数のピン歯車を駆動させることができて、制限されたサイズのラックを使いながらも、従来よりも増加した可搬重量を提供し、かつ複雑な減速装置なしにも、所望の程度の減速比を具現し、入力歯車による回動を含めてラックによる直線運動まであらゆる転がり運動が可能であって、動力伝達への効率を極大化させることができる。

本発明の一実施形態による動力伝達装置の使用状態斜視図である。 図１の要部拡大図である。 入力歯車の拡大斜視図である。 ピン歯車の分解斜視図である。 図４に示された動力伝達ピンの内部構造図である。

本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及び添付図面に記載の内容を参照しなければならない。

以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳しく説明する。各図面に付された同じ参照符号は、同じ部材を表わす。

図１は、本発明の一実施形態による動力伝達装置の使用状態斜視図であり、図２は、図１の要部拡大図であり、図３は、入力歯車の拡大斜視図であり、図４は、ピン歯車の分解斜視図であり、図５は、図４に示された動力伝達ピンの内部構造図である。

これら図面を参照するが、まず、図１及び図２を参照すると、本実施形態の動力伝達装置は、多数のラック歯形１１１を備えるラック１１０と、動力伝達のために、ラック歯形１１１に沿って相対回転する多数の動力伝達ピン１４０を備え、ラック１１０の長手方向に沿って相互離隔して多数個設けられるピン歯車１２０と、多数のピン歯車１２０が互いに同じ速度で回転されるように、ピン歯車１２０の間に配されて、ピン歯車１２０を回転自在に連結する入力歯車１８０と、を含む。

ラック１１０は、直線型の棒状のギアであって、ピン歯車１２０との相互作用に起因して直線運動を行う。

後述するが、本実施形態の場合、１つのラック１１０に入力歯車１８０によって多数のピン歯車１２０が延設される構造を有するために、制限されたサイズのラック１１０を使いながらも、従来よりも増加した可搬重量を提供することができる長所がある。

言い換えれば、部品数が減少するだけではなく、装備のフットプリント（ｆｏｏｔ ｐｒｉｎｔ）は減少しながらも、むしろ従来よりも容量は少なくとも２倍以上増加する。

多数のラック歯形１１１は、ラック１１０の一側からラック１１０の長手方向に沿って連続して形成される。このような多数のラック歯形１１１は、トロコイド歯形、サイクロイド歯形及びインボリュート歯形のうちから選択される何れか１つの歯形で適用可能である。

ラック１１０が直線運動を行うことに比べて、ピン歯車１２０は回動を行う。本実施形態の場合、互いに同じ構造を有する２つのピン歯車１２０が適用されている。もちろん、このような構造は、１つの実施形態に過ぎないので、３つ以上のピン歯車１２０が組合わせられて使われることもある。

ラック１１０が直線運動を行い、ピン歯車１２０が回動を行うために、本実施形態の動力伝達装置は、ラック１１０に対してピン歯車１２０が運動するか、ピン歯車１２０に対してラック１１０が運動しながら、それに合う動力を工程装置に提供することができる。

このようなピン歯車１２０は、主に図４に示したように、ボディー１３０と、ボディー１３０に回転自在に支持され、動力伝達のために、ラック１１０のラック歯形１１１に沿って相対回転する多数の動力伝達ピン１４０と、ボディー１３０の中央領域に結合されて、ボディー１３０の回動を支持する回転支持軸受ユニット１５０と、を含む。

ボディー１３０は、動力伝達ピン１４０の長さほど、あるいはそれよりも小さく相互離隔し、平行に一対に配される。一対のボディー１３０は、動力伝達ピン１４０の両端部と連結されて、動力伝達ピン１４０を回転自在に支持させる。

ボディー１３０には、動力伝達ピン１４０が挿入されながら支持されるピン挿入支持ホール１３１が円周方向に沿って等角度間隙をおいて多数個設けられる。

動力伝達ピン１４０は、一対のボディー１３０の間で回転自在に支持されてラック１１０のラック歯形１１１と相互作用する。すなわち、実質的に動力伝達ピン１４０がラック歯形１１１に１つずつ噛み合いながら相互作用することによって、所望の動力を伝達する。

動力伝達ピン１４０がボディー１３０に結合される時、動力伝達ピン１４０がボディー１３０に押込み式などの方法で固定される場合であれば、ボディー１３０の回転時に、動力伝達ピン１４０は、ボディー１３０に沿って公転のみする。

しかし、本実施形態の場合、動力伝達ピン１４０は、その位置で自転を並行できるようにボディー１３０に相対回転自在に結合される。すなわち、後述するように、多数のピン支持軸受１５２によって動力伝達ピン１４０は、その位置で自転運動を行うことができる。

結果的に、ボディー１３０の回転時に、動力伝達ピン１４０は、ボディー１３０に沿って公転もしながら自転を並行する。もちろん、動力伝達ピン１４０の自転は、動力伝達ピン１４０にラック１１０のラック歯形１１１に接して相互作用する時のみ具現される運動である。

このように、動力伝達ピン１４０がボディー１３０に結合されて公転以外に自転されるには、ボディー１３０上で動力伝達ピン１４０の回転を円滑に保持させる潤滑構造が共に適用されることが望ましい。

これについて説明する。図５に示したように、動力伝達ピン１４０の内部には、動力伝達ピン１４０の長手方向に潤滑剤が流動する潤滑剤流動ホール１４１が設けられる。そして、動力伝達ピン１４０の側壁には、潤滑剤流動ホール１４１と連通されて潤滑剤が潤滑剤流動ホール１４１を通じて出入りする潤滑剤出口１４２と潤滑剤入口１４３とが設けられる。

潤滑剤出口１４２と潤滑剤入口１４３は、図５のように潤滑剤流動ホール１４１の両端部の領域から動力伝達ピン１４０の半径方向に沿って互いに逆方向に配置される。もちろん、このような事項に本発明の権利範囲が制限されないので、潤滑剤出口１４２と潤滑剤入口１４３は、互いに同じ方向に配置されることもある。

回転支持軸受ユニット１５０は、ボディー１３０の中央領域に結合されてボディー１３０の回動を支持する。

本実施形態の場合、回転支持軸受ユニット１５０は、一対のボディー１３０にそれぞれ対称になるように結合される。したがって、入力歯車１８０との動力伝達から発生するラジアル荷重が互いに相殺され、これにより、回転支持軸受ユニット１５０に付加される外力を最小化させることができる。したがって、回転支持軸受ユニット１５０の耐久性が高くなって長期間使われる。

それだけではなく、回転支持軸受ユニット１５０が、一対のボディー１３０にそれぞれ対称になるように結合されることによって、同じ軸受基準に既存よりも２倍以上の荷重を耐えることができるという長所を有する。

このような回転支持軸受ユニット１５０は、多数のピン支持軸受１５２、中心部自転軸１５４及び中心部自転軸支持軸受１５６を含む。

多数のピン支持軸受１５２は、動力伝達ピン１４０の個数ほどボディー１３０の円周方向に沿って相互等角度間隔で配列されて、動力伝達ピン１４０の自転運動を１つずつ支持する。

ピン支持軸受１５２は、ボール軸受を含めて剛性に優れる多様な転がり軸受で適用可能である。

ピン支持軸受１５２と動力伝達ピン１３０との間には、外郭部オイルシール１５９が１つずつ配されて、動力伝達ピン１３０が挿入されて支持されるピン挿入支持ホール１３１をシーリングする。

中心部自転軸１５４は、ボディー１３０の回転中心部に設けられ、ボディー１３０に対しては自転中心を形成し、動力伝達ピン１４０に対しては公転中心を形成する役割を果たす。言い換えれば、中心部自転軸１５４は、ピン歯車１２０の回転軸心を成す。

このような中心部自転軸１５４は、多数の締結部材１６１によってボディー１３０の回転中心部に結合される。中心部自転軸１５４には、締結部材１６１が締結される多数の締結ホール１５４ａが形成される。

中心部自転軸支持軸受１５６は、中心部自転軸１５４とボディー１３０との間で中心部自転軸１５４と同軸的に配されて、ボディー１３０の自転運動による自転中心を支持する役割を果たす。

中心部自転軸支持軸受１５６も、ボール軸受を含めて剛性に優れる多様な転がり軸受で適用可能である。

中心部自転軸支持軸受１５６の周辺には、中心部オイルシール１５８が設けられる。中心部オイルシール１５８は、中心部自転軸支持軸受１５６と連結されて、中心部自転軸支持軸受１５６を潤滑及びシーリングする役割を果たす。

一方、入力歯車１８０は、多数のピン歯車１２０、すなわち、本実施形態の場合、２つのピン歯車１２０が互いに同じ速度で回転されるように、ピン歯車１２０の間に配されて、ピン歯車１２０を回転自在に連結する。

前述したように、可搬重量が大きいが、ラック１１０のサイズ制限がある場合には、図１のように１つのラック１１０に対して多数のピン歯車１２０を適用することが考えられるが、従来には、ピン歯車１２０の回転を同期化させるのに難点があった。これは、単純ピニオンを適用してきたためであると見られる。

しかし、本実施形態の場合、前述した構造的な特徴を有する多数のピン歯車１２０を適用しながら、ピン歯車１２０を入力歯車１８０に連結させることによって、従来の問題点を解消している。

このような入力歯車１８０は、図１ないし図３に示したように、ピン歯車１２０の動力伝達ピン１４０と１つずつ対応しながら相互作用する多数の入力歯形１８２が外面に円周方向に沿って形成される入力歯車本体１８１と、入力歯車本体１８１の中央領域から突設される入力歯車シャフト１８３と、を含む。

入力歯車本体１８１は、ピン歯車１２０のサイズよりも小さく設けられる。したがって、入力歯車本体１８１の外面に形成される入力歯形１８２の個数が、動力伝達ピン１４０の個数よりも少ない。

したがって、ピン歯車１２０と共に減速比の具現に有利である。入力歯形１８２の個数は、本動力伝達装置が使われる工程の環境によって適切に設計されうる。

この際の入力歯形１８２は、トロコイド歯形、サイクロイド歯形及びインボリュート歯形のうちから選択される何れか１つの歯形で適用可能である。

入力歯車シャフト１８３は、図示していない駆動機が連結される部分であり得る。もし、入力歯車シャフト１８３に駆動機が連結されれば、最初の動力は、入力歯車シャフト１８３を通じて提供されて、入力歯車１８０に向かい、引き続きピン歯車１２０を通じてラックギア１１０に伝達されうる。

本実施形態の場合、入力歯形１８２の個数が、８つ、動力伝達ピン１４０の個数が、１６つ使われているので、正確に減速比２を具現することができる。

このような構成によって、入力歯車シャフト１８３に駆動機が連結された場合、駆動機が動作すれば、入力歯車１８０が回転しながら入力歯車１８０と連結された一対のピン歯車１２０が回転する。

ピン歯車１２０が回転すれば、ピン歯車１２０に設けられる動力伝達ピン１４０が、ラック１１０のラック歯形１１１に沿って１つずつ噛み合いながら相互作用する。すなわち、ピン歯車１２０は、回動を、そして、ラック１１０は、直線運動を行う。

したがって、ラック１１０に対してピン歯車１２０が運動するか、ピン歯車１２０に対してラック１１０が運動しながら、それに合う動力を工程装置に提供することができる。

例えば、ピン歯車１２０が、その場で回動を行う場合には、ラック１１０の直線運動が行われて、ラック１１０の直線運動による動力を工程装置に提供することができる。逆に、ラック１１０が固定された場合であれば、ピン歯車１２０がラック１１０に沿って回転しながら移動するために、この際にも、直線運動ないしは回転運動を工程装置に提供することができる。

このような構造と動作とを有する本実施形態の動力伝達装置によれば、単一の駆動機で１つまたは多数のピン歯車１２０を駆動させることができて、制限されたサイズのラック１１０を使いながらも、従来よりも増加した可搬重量を提供し、かつ複雑な減速装置なしにも、所望の程度の減速比を具現し、特に、入力歯車１８０による回動を含めてラック１１０による直線運動まであらゆる転がり運動が可能であって、動力伝達への効率を極大化させうる。
このように、本発明は、記載の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想及び範囲を外れずに多様に修正及び変形できるということは、当業者に自明である。したがって、そのような修正例または変形例は、本発明の特許請求の範囲に属すると言わなければならない。

本発明の動力伝達装置は、回転運動または直線運動を要する各種工作機械を含めて産業用機械装置、半導体あるいは平面ディスプレイ製造設備、そして、各種物流移送設備などに利用されうる。

Claims (12)

1. 多数のラック歯形を備えるラックと、
   動力伝達のために、前記ラック歯形に沿って相対回転する多数の動力伝達ピンを備え、前記ラックの長手方向に沿って相互離隔して多数個設けられるピン歯車と、
   前記多数のピン歯車が互いに同じ速度で回転されるように、前記ピン歯車の間に配されて、前記ピン歯車を回転自在に連結し、前記動力伝達ピンと１つずつ対応しながら相互作用する多数の入力歯形が外面に円周方向に沿って形成される入力歯車本体を含む入力歯車と、
   を含み、
   前記ピン歯車は、
   前記多数の動力伝達ピンを回転自在に支持するボディーと、
   前記ボディーの中央領域に結合されて、前記ボディーの回動を支持する回転支持軸受ユニットと、
   を含み、
   前記回転支持軸受ユニットは、
   前記動力伝達ピンの個数ほど前記ボディーの円周方向に沿って相互等角度間隔で配列されて、前記動力伝達ピンの自転運動を１つずつ支持する多数のピン支持軸受と、
   前記ボディーの回転中心部に設けられ、前記ボディーに対しては自転中心を形成し、前記動力伝達ピンに対しては公転中心を形成する中心部自転軸と、
   を含み、
   前記中心部自転軸は、多数の締結部材によって前記ボディー側に締結される動力伝達装置。
2. 前記ボディーは、相互離隔し、平行に配されて、前記動力伝達ピンの両端部と連結される一対のボディーである請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記入力歯車との動力伝達から発生するラジアル荷重が互いに相殺されて、前記回転支持軸受ユニットに付加される外力を最小化させるように、前記回転支持軸受ユニットは、前記一対のボディーにそれぞれ対称になるように配される請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 前記回転支持軸受ユニットは、前記中心部自転軸と前記ボディーとの間で前記中心部自転軸と同軸的に配されて、前記ボディーの自転運動による自転中心を支持する中心部自転軸支持軸受をさらに含む請求項１に記載の動力伝達装置。
5. 前記回転支持軸受ユニットは、前記中心部自転軸支持軸受と連結されて、前記中心部自転軸支持軸受を潤滑及びシーリングする中心部オイルシールをさらに含む請求項４に記載の動力伝達装置。
6. 前記回転支持軸受ユニットは、前記ピン支持軸受に１つずつ対応して設けられて、前記動力伝達ピンが挿入されて支持される前記ボディー内のピン挿入支持ホールをシーリングする多数の外郭部オイルシールをさらに含む請求項１に記載の動力伝達装置。
7. 前記動力伝達ピンの内部には、前記動力伝達ピンの長手方向に沿って潤滑剤が流動する潤滑剤流動ホールが設けられる請求項１に記載の動力伝達装置。
8. 前記動力伝達ピンの側壁には、前記潤滑剤流動ホールと連通されて、前記潤滑剤が出入りする潤滑剤出口と潤滑剤入口とが設けられる請求項７に記載の動力伝達装置。
9. 前記潤滑剤出口と前記潤滑剤入口は、前記潤滑剤流動ホールの両端部の領域から前記動力伝達ピンの半径方向に沿って互いに逆方向に配される請求項８に記載の動力伝達装置。
10. 前記入力歯車は、前記入力歯車本体の中央領域から突設される入力歯車シャフトをさらに含む請求項１に記載の動力伝達装置。
11. 前記入力歯形は、トロコイド歯形、サイクロイド歯形及びインボリュート歯形のうちから選択される何れか１つの歯形で設けられる請求項１０に記載の動力伝達装置。
12. 前記入力歯車は、単一の入力歯車であり、
    前記多数のピン歯車は、その間に配される前記単一の入力歯車に対して一対に配列される請求項１に記載の動力伝達装置。

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