JP6210727B2 - 回転伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は回転伝達装置に関し、回転可能な２つの部材を連結して相互に回転を伝達するとともに、連結する各部材の回転軸の傾き、芯ずれ、軸ずれを許容できる回転伝達装置に関する。

従来、回転可能な２つの部材を連結して相互に回転を伝達する際、例えば回転軸を延長したり回転軸端部に他の回転要素を接続したりする際に、様々な形式の回転伝達装置が利用されている。このような回転伝達装置は軸継手、ジョイントあるいはカップリングとも呼ばれる。
このような回転伝達装置においては、基本機能として、連結する２つの回転部材間で相互に回転力および回転角度位置を伝達することが要求される。さらに、真円度測定機など、高精度の回転機構に適用される際には、各回転軸間の傾き、芯ずれ、軸ずれを許容できることが要求される。

真円度測定機では、ワークの外周の真円度を高精度で測定するために、ワークを載置するテーブルの回転精度を高めている。このようなテーブルを回転させるために、回転力を伝達する駆動軸が接続される。
ここで、テーブル側と駆動軸との間には、傾き（偏角、各々の回転中心軸の傾き）、芯ずれ（偏心、各々の回転中心軸の軸線交差方向のずれ）、軸ずれ（各々の回転中心軸の軸方向のずれ、軸の進退）が避けられない。
このような傾き、芯ずれ、軸ずれが駆動軸からテーブルへとそのまま伝達されると、テーブルの回転精度に影響を及ぼすことがある。

このような問題に対し、従来、前述のような傾き、芯ずれ、軸ずれを緩和あるいは吸収できる各種の回転伝達装置（自在継手、フレキシブルジョイントあるいはフレキシブルカップリング）が提案されている。
具体的には、回転軸直交方向のディスクの変形を利用するいわゆるディスク式の自在継手や、回転軸直交方向かつ互いに交差方向に配置された２本の連結ピンを介在させるクロスジョイント式の自在継手が知られているほか、回転軸交差方向に延びる凸条と凹溝とで構成されるスライド構造を２組、互いに交差方向に組み合わせて回転を伝達するオルダム式の自在継手が知られている。

このうち、オルダム式の回転伝達装置は、回転軸の傾き、芯ずれ、軸ずれのそれぞれについて十分な許容性を有する。
そして、オルダム式の回転伝達装置において、２組のスライド構造に空気静圧軸受を用いることで、スライド機構の摺動抵抗を大幅に削減し、回転軸の傾き、芯ずれ、軸ずれに対する追従性を高め、一層高精度な回転伝達を実現することが期待できる
具体的には、オルダム式の回転伝達装置のスライド構造において、互いに対向配置される凹溝の内側対向面と凸条の両外側面との間に一対の静圧空気軸受を形成した静圧回転継手が提案されている（特許文献１参照）。

実公平３−１７０５８号公報

前述した特許文献１の静圧回転継手では、オルダム式の基本構成により、回転軸の傾き、芯ずれ、軸ずれのそれぞれについて十分な許容性が得られるとともに、２組のスライド構造に各々一対の空気静圧軸受を用いることで、スライド機構の摺動抵抗を大幅に削減し、回転軸の傾き、芯ずれ、軸ずれに対する追従性を高め、一層高精度な回転伝達が期待できる。

しかし、前述したオルダム式の回転伝達装置のスライド機構は、軸交差方向のガイドを行うために凸条を凹溝に嵌め込む構造であることから、静圧空気軸受を適用することが難しいという問題がある。

空気静圧軸受では、対向する軸受面間に、空気膜が形成される微小な間隔が必要であり、この間隔は荷重の負荷状態や供給空気圧などの運転条件によっても変動する。
ところが、前述したオルダム式の回転伝達装置のスライド機構では、凹溝の内幅および凸条の厚みが一定であるため、これらの間の間隔も一定となり、静圧空気軸受としての適切な間隔寸法に調整することが難しい。また、間隔寸法を適切な値に調整する構造とするには、製造上の困難性がある。
このような調整あるいは製造上の困難性から、オルダム式の回転伝達装置においてスライド機構に静圧空気軸受を用いるには困難が伴う。

そして、凹溝内側の軸受面と凸条外側の軸受面との間に適切な間隔が得られるように調整できたとしても、動作時の回転軸の傾き等があった際に、凹溝内の凸条が傾いてその角部等が凹溝内面に接触する可能性がある。
この点、工作機械に適用される特許文献１では、動作の円滑さに支障が生じるものの、加工動作は維持することができる。しかし、真円度測定機のような微小な変位を測定する装置に適用された場合、接触などが生じると、これが測定結果の精度に重大な問題を生じることになる。

さらに、２つのスライド機構の間の中間部材では、この中間部材を介して回転が伝達される第１部材および第２部材との間が静圧空気軸受による接続となり、機械的な接続がなくなる。このため、特許文献１では、リテーナ（固定部材１，１５）を設置して中間部材（分配部材３，１７およびジョイント部材４，５，１８，１９）の自重を保持している。
しかし、このようなリテーナで保持した場合、中間部材の挙動（回転軸の傾き、芯ずれ、軸ずれ）を制約することになり、特許文献１のような工作機械に比べて高精度が要求される真円度測定機には十分ではなく、静圧空気軸受を用いても高精度が得られなくなる可能性がある。

さらに、特許文献１では、２つのスライド機構の静圧空気軸受に対する加圧空気の供給を、リテーナを介して行っている。これは、２つのスライド機構を構成する静圧空気軸受が回転軸と一体に回転するため、何らかの回転自在な接続機構を必要とするのに対し、リテーナと中間部材とを利用したものである。
従って、特許文献１の構成では、リテーナが機能上重要な役割を果たしており、リテーナを除外することが難しいものであった。
そして、リテーナを維持することで、測定機用の回転伝達装置としての十分な高精度が得られないものであった。

本発明の目的は、高剛性で高精度が得られるとともに製造および調整が容易な回転伝達装置を提供することにある。

本発明は、基本的にオルダム式の回転伝達装置を用いつつ、２つのスライド機構のそれぞれを従来のような一対の静圧空気軸受ではなく、片側だけで対向する１つの静圧空気軸受とし、これにより軸受部分の製造および調整の容易さを確保するとともに、リテーナを解消することで静圧空気軸受による高精度および高剛性を有効に機能させる。そして、片側だけの静圧空気軸受を安定して動作させるために予圧手段を用いるとともに、加圧空気の供給経路に回転自在性を確保することでリテーナの解消を図ったものである。
具体的には、本発明は以下の構成を備えたものである。

本発明は、同じ回転軸を中心に回転する一対の回転部材を相互に連結する回転伝達装置であって、前記回転軸と同軸で配列された第１部材、中間部材および第２部材を有し、前記第１部材には、前記回転軸に沿いかつ前記回転軸と交差する第１方向に沿った第１軸受面が形成され、前記第２部材には、前記回転軸に沿いかつ前記回転軸および前記第１方向と交差する第２方向に沿った第２軸受面が形成され、前記中間部材には、前記第１軸受面に対向配置される第１中間軸受面と、前記第２軸受面に対向配置される第２中間軸受面とが形成され、前記第１軸受面と前記第１中間軸受面との間に第１静圧空気軸受が形成され、前記第２軸受面と前記第２中間軸受面との間に第２静圧空気軸受が形成され、さらに、前記第１軸受面と前記第１中間軸受面とを近接方向に付勢する第１予圧装置と、前記第２軸受面と前記第２中間軸受面とを近接方向に付勢する第２予圧装置とを有し、前記第１部材には、前記中間部材とは反対側の端部から前記中間部材へ向けて延び、かつ前記回転軸と同軸に配置された軸方向空気供給路が形成され、前記軸方向空気供給路の前記中間部材とは反対側の端部には、前記回転軸を中心に回転自在、かつ外部からの加圧空気が供給されるカプラが設置され、前記カプラからの圧力空気が、前記軸方向空気供給路を通して、前記第１静圧空気軸受および前記第２静圧空気軸受に供給されることを特徴とする。

ここで、第１軸受面、第１中間軸受面、第２軸受面および第２中間軸受面は、それぞれ回転軸に沿ってその片側に向けて設置されるものであり、後述するようなブロックの片面を利用して形成すればよい。
第１および第２の静圧空気軸受は、対向する第１および第２の軸受面と第１および第２の中間軸受面の何れか片側に空気供給溝を形成し、この空気供給溝に開口する空気供給路を第１、第２または中間の各部材に形成すればよい。第１および第２の静圧空気軸受は、空気供給路の出口近傍のオリフィスで絞ってもよいし、空気供給溝による絞り効果を得る表面絞り式としてもよい。
第１および第２の予圧装置としては、後述するような磁石を用いることができるほか、第１部材と中間部材とを弾性部材で連結して第１軸受面と第１中間軸受面とを近接させ、あるいは第２部材と中間部材とを弾性部材で連結して第２軸受面と第２中間軸受面とを近接させる構造を採用してもよい。弾性部材としてはコイルばねやエラストマ素材を用いることができる。

このような本発明では、第１部材と中間部材との間は第１静圧空気軸受を介して回転伝達され、中間部材と第２部材との間は第２静圧空気軸受を介して回転伝達される。
第１静圧空気軸受は第１方向および回転軸方向に変位自在であり、第２静圧空気軸受は第２方向および回転軸方向に変位自在である。従って、第１部材と第２部材とは、回転軸の傾き、芯ずれ、軸ずれに対して高い追従性が得られ、かつ静圧空気軸受としての高剛性が得られるため、高精度な回転伝達を行うことができる。

さらに、第１静圧空気軸受および第２静圧空気軸受は、それぞれ第１部材、中間部材および第２部材の片面に形成されるものであり、従来のような凹溝と凸条との嵌め合いを基本とする一対の静圧空気軸受を備えた構造とは異なり、製造および調整が容易である。
ここで、第１静圧空気軸受および第２静圧空気軸受は、それぞれ第１部材、中間部材および第２部材の片面に形成されるものであるが、第１予圧装置および第２予圧装置を備えることで、静圧空気軸受としての間隔維持および予圧（プリロード）を確実に得ることができる。
さらに、本発明では、回転軸を中心に回転自在なカプラおよび軸方向空気供給路を介して加圧空気の供給を受けることにより、第１部材、第２部材および中間部材が一体に回転する場合でも配管類が混乱することなく加圧空気を受けることができる。
また、加圧空気の供給という点でも、前述した特許文献１のようなリテーナを省略することができる。
なお、カプラおよび軸方向空気供給路が形成される第１部材は、回転軸が鉛直方向の場合、中間部材の上側にあってもよく、下側にあってもよく、加圧空気の供給を受ける側を第１部材とし、そうでない側を第２部材とすればよい。
以上により、本発明の回転伝達装置においては、高剛性で高精度が得られるとともに製造および調整が容易なものとすることができる。

本発明において、前記第１部材は、第１部材本体と、前記第１部材本体の前記中間部材側に設置されかつ片方の側面に前記第１軸受面が形成された第１接続ブロックとを有し、前記第２部材は、第２部材本体と、前記第２部材本体の前記中間部材側に設置されかつ片方の側面に前記第２軸受面が形成された第２接続ブロックとを有し、前記中間部材は、片方の側面に前記第１中間軸受面が形成された第１中間ブロックと、片方の側面に前記第２中間軸受面が形成された第２中間ブロックとを有することが望ましい。

このような本発明では、第１部材本体、第１接続ブロック、第２部材本体、第２接続ブロック、第１中間ブロックおよび第２中間ブロックを、それぞれ製作して接続することで、本発明の回転伝達装置の基本構造を容易に製造することができる。
このような各ブロックの接続は、ボルト等による締結としてもよいし、接着、溶接その他の手段による接続であってもよい。
なお、本発明は、各ブロックを互いに接続するものに限らず、幾つかのブロックを切削加工により一体に製造してもよい。

本発明において、前記第１予圧装置は、前記第１部材または前記中間部材に設置された第１予圧磁石であり、前記第２予圧装置は、前記第２部材または前記中間部材に設置された第２予圧磁石であることが望ましい。
このような本発明では、第１および第２の予圧磁石により、振動の伝達や予圧方向以外の不必要な外力の伝達がない非接触の状態で、第１および第２の静圧空気軸受における間隔維持およびプリロードを確実に得ることができる。

このような第１および第２の予圧磁石は、前記第１部材、第２部材または前記中間部材の第１および第２の静圧空気軸受に臨む部位に埋設することができ、簡単な構造とすることができるうえ、突出する部分がないため周囲との干渉を回避できる。
なお、磁石としては永久磁石を用いることが望ましい。また、前記第１部材、第２部材または前記中間部材が鉄などの磁性体で形成されている場合には問題ないが、前記第１部材、第２部材または前記中間部材が磁性体でない場合、第１および第２の予圧磁石に対向する部位に磁性体を埋設する等により、磁力吸引が行われるように対処することが望ましい。

本発明において、前記回転軸は鉛直方向に配置され、前記中間部材と、前記第１部材および前記第２部材のうち鉛直方向下側にある何れかとの対向面には、互いに反発力を生じる浮上用磁石がそれぞれ設置されていることが望ましい。
このような本発明では、浮上用磁石により中間部材を浮上状態で支持することができ、前述した特許文献１のようなリテーナを省略することができる。

浮上用磁石としては、第１部材および第２部材のうち鉛直方向下側にあるものに円周方向に永久磁石の例えばＳ極を上向きに埋設しておき、中間部材の対応する位置に永久磁石のＳ極を下向きに埋設しておくことで、互いに同極を対向させて反発させることができる。この際、何れかが円周方向に配列されていれば、反対側は間欠的であってもよい。
なお、回転軸が水平方向である場合など、中間部材の外周に支持リングを設置し、その外周面に外向きに磁石を設置し、中間部材を支持しようとする部材に反発を生じるような磁石を設置する構造などを利用することができる。

本発明において、前記中間部材の内部には、前記軸方向空気供給路に連通されて前記第１静圧空気軸受に加圧空気を供給する第１空気供給路と、前記軸方向空気供給路に連通されて前記第２静圧空気軸受に加圧空気を供給する第２空気供給路と、が形成されていることが望ましい。
このような本発明では、カプラおよび軸方向空気供給路に供給された加圧空気を、第１および第２の空気供給路により分配し、第１および第２の静圧空気軸受へと供給することができる。
ここで、軸方向空気供給路から第１および第２の空気供給路への加圧空気の分配は、第１部材および中間部材の側面に配管を接続することで行えばよい。このような配管があっても、第１部材および中間部材は一体に回転するものであるため、機能的に支障はない。ただし、配管がある分、周囲への干渉に配慮することが望ましい。

本発明において、前記中間部材の内部には、前記軸方向空気供給路に連通されて前記第１静圧空気軸受に加圧空気を供給する第１空気供給路と、前記第１静圧空気軸受に連通されて前記第２静圧空気軸受に加圧空気を供給する第２空気供給路と、が形成されていることが望ましい。
このような本発明では、カプラおよび軸方向空気供給路に供給された加圧空気を、第１空気供給路により第１静圧空気軸受へと供給するとともに、第１静圧空気軸受に供給された加圧空気を、第２空気供給路により第２静圧空気軸受へと供給することができる。

このような第１静圧空気軸受を経由した加圧空気の供給を行うために、第１静圧空気軸受はオリフィス絞り方式ではなく表面絞り方式である必要がある。第１静圧空気軸受が表面絞り方式であれば、外部に流出して空気膜を形成する加圧空気に対して十分な量の加圧空気が空気供給溝内に貯留され、この空気供給溝内に貯留された加圧空気は外部の供給源と同等の圧力を有するものである。従って、第２空気供給路により第２静圧空気軸受へと供給されれば、第２静圧空気軸受において所期の静圧空気軸受機能を生じさせることができる。

本発明によれば、第１部材と第２部材との間に第１静圧空気軸受および第２静圧空気軸受が形成され、回転軸の傾き、芯ずれ、軸ずれに対して高い追従性が得られ、かつ静圧空気軸受としての高剛性が得られるため、高精度な回転伝達を行うことができる。そして、第１静圧空気軸受および第２静圧空気軸受は、それぞれ第１部材、中間部材および第２部材の片面に形成されて製造および調整が容易であり、一方、第１予圧装置および第２予圧装置を備えることで、静圧空気軸受としての間隔維持およびプリロードを確実に得ることができる。
以上から、本発明の回転伝達装置によれば、高剛性で高精度が得られるとともに、製造および調整を容易にできる。

本発明の第１実施形態を示す部分破断した側面図。 前記第１実施形態を示す分解斜視図。 前記第１実施形態の中間部材を示す分解斜視図。 前記第１実施形態の要部を示す拡大断面図。 前記図４のＳ５断面を示す断面図。 前記図４のＳ６断面を示す断面図。 本発明の第２実施形態を示す分解斜視図。 前記第２実施形態の要部を示す拡大断面図。 前記図８のＳ９断面を示す断面図。 前記図８のＳ１０断面を示す断面図。 本発明の変形例を示す図４相当の断面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１から図６には、本発明の第１実施形態が示されている。
図１において、本実施形態の回転伝達装置９は、同じ回転軸Ａを中心に回転する一対の回転部材１，２を相互に連結するものである。
本実施形態において、回転部材１，２は、真円度測定機３に設置される載物テーブル４の回転軸５と、これを回転駆動する駆動軸６とである。

図１において、これらの載物テーブル４、回転軸５および駆動軸６は、共通のフレーム８に支持され、同じ回転軸Ａを中心に回転自在である。
駆動軸６は、駆動機構７により回転駆動される。駆動機構７は、フレーム８に支持されたモータと、その回転力を駆動軸６に伝達するコグドベルトおよびプーリを有する。駆動機構７で与えられる回転は、駆動軸６から本発明に基づく回転伝達装置９を介して回転軸５および載物テーブル４に伝達される。
なお、回転部材１，２としては、他の測定機の回転伝達部分や測定機以外でも高精度が要求される装置の回転伝達部分であってもよく、所定のトルクを伝達しつつ高い角度位置精度が要求される一対の回転部材であれば回転部材１，２として本発明を適用することができる。

図２にも示すように、回転伝達装置９は、回転部材１（図中下側の駆動軸６）に接続される第１部材１０と、回転部材２（図中上側の回転軸５）に接続される第２部材２０と、これらの第１部材１０および第２部材２０との間に設置される中間部材３０とを備えている。

第１部材１０は、中心が回転軸Ａに一致した円板状の第１部材本体１１と、その一方の表面に固定された第１接続ブロック１２とを備えている。
第１接続ブロック１２は、片方の側面が第１軸受面１３とされている。
第１軸受面１３は、表面が回転軸Ａに一致するとともに、回転軸Ａと直交する第１方向Ｄ１（回転軸Ａを中心とした径方向）に沿って延びる平面であり、その表面は高い平坦度に仕上げられている。

第１部材本体１１は、第１接続ブロック１２と反対側の表面が、回転部材１（駆動軸６、図１参照）の端部に固定されている。
図１に示すように、駆動軸６は軸受を介してフレーム８に支持されており、その端部に固定された第１部材１０は駆動軸６と一体に回転自在に支持されている。

第２部材２０は、中心が回転軸Ａに一致した円板状の第２部材本体２１と、その一方の表面に固定された第２接続ブロック２２とを備えている。
第２接続ブロック２２は、片方の側面が第２軸受面２３とされている。
第２軸受面２３は、表面が回転軸Ａに一致するとともに、回転軸Ａと直交する第２方向Ｄ２（回転軸Ａを中心とした径方向であって前述した第１方向Ｄ１とも直交する）に沿って延びる平面であり、その表面は高い平坦度に仕上げられている。

第２部材本体２１は、第２接続ブロック２２と反対側の表面が、回転部材２（回転軸５、図１参照）の端部に固定されている。
図１に示すように、第２部材本体２１は、前述した第１部材本体１１より大径の円板とされ、その周辺に近い部分の下面側をフレーム８に浮上用磁石を介して非接触状態で支持されており、この部分により第２部材２０から載物テーブル４までが一体に回転自在に支持されている。

中間部材３０は、図１および図２に示すように、第１部材１０の第１軸受面１３との間に第１静圧空気軸受４１を構成し、第２部材２０の第２軸受面２３との間に第２静圧空気軸受４２を構成するものである。

図３に示すように、中間部材３０は、第１中間ブロック３１と第２中間ブロック３２とを９０度向きをずらして重ね、ボルトで締結して構成されたものである。
第１中間ブロック３１は、片方の側面が第１中間軸受面３３とされている。
第２中間ブロック３２は、片方の側面が第２中間軸受面３４とされている。
これらの第１中間軸受面３３および第２中間軸受面３４は、それぞれ表面が高い平坦度に仕上げられている。

ここで、第１中間ブロック３１および第２中間ブロック３２と、前述した第１部材１０の第１接続ブロック１２および第２部材２０の第２接続ブロック２２とは、それぞれ同様に形成された金属製ブロックを加工して製造される。第１中間ブロック３１の上面には第２中間ブロック３２を嵌め込むための切欠き３９が形成されるとともに、それぞれの外側の角隅部分には適宜面取り３８が形成されている。

第１静圧空気軸受４１および第２静圧空気軸受４２を構成するために、第１中間軸受面３３および第２中間軸受面３４には４セルの格子状の空気供給溝４３が形成されており、第１中間ブロック３１および第２中間ブロック３２の内部には第１空気供給路および第２空気供給路としての空気供給路４４が形成されている。
図４〜図６にも示すように、空気供給路４４の一方の端部は空気供給溝４３の中央に開口され、この開口にはオリフィスを形成するプラグ４５が設置されている。
空気供給路４４の他方の端部は、第１中間ブロック３１ではその側面の開口４６に連通され、第２中間ブロック３２では背面の開口４６に連通されている。これらの開口４６には、外部配管７０のカプラが接続できるように、雌ねじが切られている。

図１および図２に示すように、中間部材３０は、回転伝達装置９を構成するべく、第１部材１０と第２部材２０との間に配置される。
この状態では、中間部材３０の第１中間軸受面３３と第１部材１０の第１軸受面１３とがともに第１方向Ｄ１および回転軸Ａに沿って延び、第１静圧空気軸受４１は第１方向Ｄ１および回転軸Ａに沿った面内での変位および回転を吸収可能である。
また、中間部材３０の第２中間軸受面３４と第２部材２０の第２軸受面２３とがともに第２方向Ｄ２および回転軸Ａに沿って延び、第２静圧空気軸受４２は第２方向Ｄ２および回転軸Ａに沿った面内での変位および回転を吸収可能である。
これらの第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２は互いに９０度ずれて配置され、第１静圧空気軸受４１および第２静圧空気軸受４２が２つのスライド機構となることで、本実施形態の回転伝達装置９はオルダム式継手としての機能を有するものとなる。

回転伝達装置９は、回転軸Ａが鉛直方向に配置されているとともに、中間部材３０を第１部材１０と第２部材２０との間に保持するために、磁力式の浮上支持装置５０を備えている。また、第１静圧空気軸受４１および第２静圧空気軸受４２における予圧付与を兼ねる第１予圧装置５１および第２予圧装置５２を備えている。

浮上支持装置５０は、図４に示すように、第１部材本体１１の上面に埋設された永久磁石５３と、第１中間ブロック３１の下面に埋設された永久磁石５４とを備えている。
永久磁石５３は、第１部材本体１１の上面において、回転軸Ａを中心に円形に配列されている。永久磁石５４は、第１中間ブロック３１の下面であって永久磁石５３の配列に対向する位置に設置されている。永久磁石５３と永久磁石５４とは、互いに同極を向かい合わせに設置されており、互いに反発力を生じることになる。
従って、浮上支持装置５０により、第１中間ブロック３１を含む中間部材３０の全体が、第１部材本体１１の上面側に浮上した非接触状態で支持される。

第１予圧装置５１は、図５に示すように、第１部材１０の第１軸受面１３に埋設された第１予圧磁石としての永久磁石５５を有する。永久磁石５５は保持部材５６に保持され、第１接続ブロック１２の背面側からボルト５７で締め付け固定されている。第１軸受面１３に埋設された永久磁石５５は、第１中間軸受面３３に所定間隔で対向配置され、第１中間ブロック３１を磁力吸引し、第１軸受面１３と第１中間軸受面３３とを互いに近接する方向へと付勢する。
このような第１予圧装置５１により、第１部材１０と中間部材３０とが所期の配置で保持されるとともに、第１静圧空気軸受４１において所定の予圧を得ることができる。

第２予圧装置５２は、図４および図６に示すように、第２部材２０の第２軸受面２３に埋設された第２予圧磁石としての永久磁石５５を有する。永久磁石５５は保持部材５６に保持され、第２接続ブロック２２の背面側からボルト５７で締め付け固定されている。第２軸受面２３に埋設された永久磁石５５は、第２中間軸受面３４に所定間隔で対向配置され、第２中間ブロック３２を磁力吸引し、第２軸受面２３と第２中間軸受面３４とを互いに近接する方向へと付勢する。
このような第２予圧装置５２により、第２部材２０と中間部材３０とが所期の配置で保持されるとともに、第２静圧空気軸受４２において所定の予圧を得ることができる。

前述した通り、中間部材３０は、浮上支持装置５０によって下面側を非接触で支持されている。一方、中間部材３０は、第１予圧装置５１および第２予圧装置５２により第１部材１０および第２部材２０に磁力吸引され、所期の配置に保持される。これらにより、中間部材３０は、第１部材１０および第２部材２０の間に所期の状態で維持され、回転伝達装置９としての構成を維持することができる。
ここで、第１部材１０および第２部材２０の間に配置された所期の状態とは、第１軸受面１３および第２軸受面２３の表面が回転軸Ａに揃っているとともに、第１中間軸受面３３および第２中間軸受面３４の表面が回転軸Ａに揃っている状態、つまり中間部材３０において第１中間ブロック３１と第２中間ブロック３２が交差する内側角隅に回転軸Ａが揃っている状態（図２参照）である。

回転伝達装置９においては、このような状態で中間部材３０が配置されることで、第１軸受面１３と第１中間軸受面３３との間に第１静圧空気軸受４１が構成され、第２軸受面２３と第２中間軸受面３４との間に第２静圧空気軸受４２が構成される。そして、これらの第１静圧空気軸受４１および第２静圧空気軸受４２によりオルダム式継手が実現されるとともに、第１静圧空気軸受４１および第２静圧空気軸受４２は非接触であるため、機械的な振動の伝達を完全に解消することができる。

回転伝達装置９においては、オルダム式継手として機能するために、第１静圧空気軸受４１および第２静圧空気軸受４２に外部から加圧空気を供給する必要がある。
このために、第１中間ブロック３１および第２中間ブロック３２の内部には空気供給路４４が形成されており、この空気供給路４４には加圧空気を供給する外部配管７０が接続される。

外部配管７０は、図１および図２に示すように、外部から加圧空気が供給されるチューブ７１を有し、このチューブ７１は回転自在なカプラ７２を介して回転部材１である駆動軸６の端部に接続されている。
図４〜図６に示すように、回転部材１の内部には軸方向空気供給路７３が形成されている。軸方向空気供給路７３は、回転部材１の中心軸線つまり回転軸Ａに沿って第１部材本体１１の内部まで導かれ、第１部材本体１１の側面に接続されたカプラ７４を介してチューブ７５に連通されている。チューブ７５は、第１中間ブロック３１の開口４６に接続されるカプラ７６に接続され、図４に示すように、チューブ７７を通して第２中間ブロック３２の開口４６に接続されるカプラ７８に接続されている。

このような外部配管７０により、外部の加圧空気供給源からの加圧空気が、チューブ７１，７５，７７を通して第１中間ブロック３１および第２中間ブロック３２へと導入され、第１静圧空気軸受４１および第２静圧空気軸受４２へと供給することができる。
この際、カプラ７２が回転自在であるため、回転部材１である駆動軸６から回転伝達装置９までが回転した場合でも、外部の加圧空気供給源に至るチューブ７１を維持することができる。
一方、チューブ７５，７７を含む外部配管７０の他の部分は、外部との関連が一切ないため、全て回転伝達装置９と一体に回転することができる。

以上のような本実施形態においては、第１部材１０と中間部材３０との間は第１静圧空気軸受４１を介して回転伝達され、中間部材３０と第２部材２０との間は第２静圧空気軸受４２を介して回転伝達される。
第１静圧空気軸受４１は第１方向Ｄ１および回転軸Ａ方向に変位自在であり、第２静圧空気軸受４２は第２方向Ｄ２および回転軸Ａ方向に変位自在である。従って、第１部材１０と第２部材２０とは、回転軸の傾き、芯ずれ、軸ずれに対して高い追従性が得られ、かつ静圧空気軸受としての高剛性が得られるため、高精度な回転伝達を行うことができる。

さらに、第１静圧空気軸受４１および第２静圧空気軸受４２は、それぞれ第１部材１０、中間部材３０および第２部材２０の片面に形成されるものであり、従来のような凹溝と凸条との嵌め合いを基本とする一対の静圧空気軸受を備えた構造とは異なり、製造および調整が容易である。
また、第１静圧空気軸受４１および第２静圧空気軸受４２は、それぞれ第１部材１０、中間部材３０および第２部材２０の片面に形成されるものであるが、第１予圧装置５１および第２予圧装置５２を備えることで、静圧空気軸受としての間隔維持および予圧を確実に得ることができる。
このように、本実施形態の回転伝達装置９においては、高剛性で高精度が得られるとともに製造および調整が容易なものとすることができる。

本実施形態では、第１部材本体１１に第１接続ブロック１２を固定して第１部材１０を構成し、第２部材本体２１に第２接続ブロック２２を固定して第２部材２０を構成するとともに、第１中間ブロック３１と第２中間ブロック３２とを接続して中間部材３０を構成するようにしたため、これらの各ブロックをそれぞれ製作して接続することで、回転伝達装置９としての基本構造の製造が容易にできる。
とくに、これらの各ブロックの接続は、ボルト等による締結としたため、接着、溶接その他の手段に比べて一層製造が容易である。
さらに、本実施形態では、第１接続ブロック１２、第２接続ブロック２２、第１中間ブロック３１および第２中間ブロック３２の外形寸法を共通化し、これらを同じブロック材料から製作できるようにしたため、製造コストをさらに低減することができる。

本実施形態では、第１予圧装置５１および第２予圧装置５２として、第１予圧磁石および第２予圧磁石である永久磁石５５で構成したため、第１静圧空気軸受４１および第２静圧空気軸受４２における間隔維持および予圧を確実に行うことができる。
この際、第１予圧装置５１および第２予圧装置５２では、磁石を用いて非接触の状態で予圧を行うことができるため、振動の伝達や予圧方向以外の不必要な外力の伝達を確実に遮断することができる。
そして、第１予圧磁石および第２予圧磁石として永久磁石５５を用いたため、製造が簡単にできるとともに、保守などが簡単にできる。さらに、永久磁石５５は、第１部材１０および第２部材２０の第１静圧空気軸受４１および第２静圧空気軸受４２に臨む部位に埋設したため、簡単な構造とすることができるうえ、突出する部分がないため周囲との干渉を回避できる。

本実施形態では、回転軸Ａが鉛直方向に配置され、中間部材３０の荷重は下側にある第１部材１０で受ける必要があるが、第１部材１０と中間部材３０との間に永久磁石５３，５４を用いた浮上支持装置５０を設置したため、中間部材３０を非接触状態で浮上支持することができ、前述した特許文献１のようなリテーナを省略することができる。さらに、浮上支持装置５０では、非接触での支持が可能であるため、動作に伴う振動の伝播も遮断することができる。

本実施形態では、回転軸Ａを中心に回転自在なカプラ７２および軸方向空気供給路７３を介して外部からの加圧空気の供給を受けることにより、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０が一体に回転する場合でも配管類が混乱することなく加圧空気を受けることができる。また、加圧空気の供給という点でも、前述した特許文献１のようなリテーナを省略することができる。

本実施形態では、中間部材３０の内部に、軸方向空気供給路７３に連通されて第１静圧空気軸受４１に加圧空気を供給する第１空気供給路としての空気供給路４４と、軸方向空気供給路７６に連通されて第２静圧空気軸受４２に加圧空気を供給する第２空気供給路としての空気供給路４４と、を設けたため、外部配管７０から供給された加圧空気を、第１および第２の空気供給路４４に分配し、第１静圧空気軸受４１および第２静圧空気軸受４２へと供給することができる。
この際、外部配管７０のうち軸方向空気供給路７３からカプラ７８までの部分は、カプラ７２およびチューブ７１による外部接続と分離されているため、第１部材１０および中間部材３０とともに一体に回転することができる。

〔第２実施形態〕
図７から図１０には、本発明の第２実施形態が示されている。
本実施形態の回転伝達装置９Ａは、前述した第１実施形態の回転伝達装置９と基本構成は同じであり、共通の要素については同じ符号を用いて重複する説明を省略する。そして、以下には異なる部分について説明する。

前記実施形態の第１静圧空気軸受４１および第２静圧空気軸受４２は、オリフィス絞り方式とされ、第１中間軸受面３３および第２中間軸受面３４には格子状の空気供給溝４３が形成され、その中央の開口にオリフィスを形成するプラグ４５が設置されていた。
これに対し、本実施形態の第１静圧空気軸受４１Ａおよび第２静圧空気軸受４２Ａは、表面絞り方式とされている。
図７および図８に示すように、第１中間軸受面３３および第２中間軸受面３４には、横方向に延びる幅の広い主供給溝４３１と、この主供給溝４３１の両側に延びる多数の分岐供給溝４３２とが形成されている。そして、主供給溝４３１の中央の開口にはオリフィスを形成するプラグ４５が設置されていない。

このような第１静圧空気軸受４１Ａおよび第２静圧空気軸受４２Ａによっても、前述した第１実施形態の第１静圧空気軸受４１および第２静圧空気軸受４２と同様な性能を得ることができる。
なお、表面絞り式の第１静圧空気軸受４１Ａおよび第２静圧空気軸受４２Ａにおいては、分岐供給溝４３２およびその周囲で絞り効果が得られ、主供給溝４３１内は空気供給路４４と等しい圧力の加圧空気で満たされる。

前記実施形態では、外部に接続されるチューブ７１ないし第２部材２０の側面のカプラ７８までを含む外部配管７０を用いたが、本実施形態における外部配管７０Ａは外部に接続されるチューブ７１、カプラ７２および軸方向空気供給路７３は同様であるが、そこから第１静圧空気軸受４１Ａおよび第２静圧空気軸受４２Ａに至る経路が異なり、第１部材１０および中間部材３０の内部に形成された空気供給路４４１〜４４４とされている。

図８および図９に示すように、第１接続ブロック１２には回転軸Ａ方向に延びる空気供給路４４１が形成され、その一端は第１接続ブロック１２の下面に開口されている。第１部材本体１１の上面には、空気供給路４４１に対応する位置に、軸方向空気供給路７３に連通された分岐路７３１の端部が開口されており、空気供給路４４１には外部配管７０Ａからの加圧空気が供給される。

第１接続ブロック１２には、空気供給路４４１に連通する空気供給路４４２が形成され、その端部は第１軸受面１３に開口されている。第１軸受面１３における空気供給路４４２の開口位置は、対向する第１中間軸受面３３に形成された第１静圧空気軸受４１Ａの主供給溝４３１に臨む位置とされ、第１静圧空気軸受４１Ａには空気供給路４４２を通して空気供給路４４１内の加圧空気が供給される。

図８および図９に示すように、第１中間ブロック３１には、第１中間軸受面３３に主供給溝４３１を含む空気供給溝４３Ａが形成され、さらに主供給溝４３１に連通する空気供給路４４が形成されている。第１中間ブロック３１の空気供給路４４には、第２中間ブロック３２に向けて延びる空気供給路４４３が連通されている。
図８および図１０に示すように、第２中間ブロック３２には、第２中間軸受面３４に主供給溝４３１を含む空気供給溝４３Ａが形成され、さらに主供給溝４３１に連通する空気供給路４４が形成されている。第２中間ブロック３２の空気供給路４４には、第１中間ブロック３１に向けて延びる空気供給路４４４が連通されている。

第１中間ブロック３１の空気供給路４４３と、第２中間ブロック３２の空気供給路４４４とは、中間部材３０として組み立てた際に互いに連通する位置に形成されている。
従って、第１接続ブロック１２内の空気供給路４４１，４４２を通して第１静圧空気軸受４１Ａに供給された加圧空気は、その主供給溝４３１を経て第１中間ブロック３１内の空気供給路４４へと導入され（図８および図９参照）、さらに空気供給路４４３，４４４を通して第２静圧空気軸受４２Ａへと供給される（図８および図１０参照）。

以上のような本実施形態においても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
さらに、本実施形態では、表面絞り式の第１静圧空気軸受４１Ａを経由して第１部材１０および中間部材３０の内部を通る空気供給路４４１〜４４４を形成することで、前述した第１実施形態の図４に示すような、外部に露出するチューブ７５，７７あるいはカプラ７４，７６，７８を省略することができ、これらが周囲と干渉する可能性を回避することもできる。

〔変形例〕
なお、本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内での変形等は、本発明に含まれるものである。
前述した各実施形態では、第１静圧空気軸受４１，４１Ａおよび第２静圧空気軸受４２，４２Ａを構成する空気供給溝４３，４３Ａを中間部材３０側（第１中間軸受面３３および第２中間軸受面３４）に形成したが、これは第１部材１０および第２部材２０の側（第１軸受面１３および第２軸受面２３）に形成してもよい。
第１静圧空気軸受４１，４１Ａおよび第２静圧空気軸受４２，４２Ａは、オリフィス絞り方式あるいは表面絞り方式に限らず、空気膜を介しての非接触状態での荷重伝達ができるものであれば、他の形式の空気軸受であってもよい。

第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０は、前述した各実施形態のようなブロックをボルトで締結したものに限らず、接着または溶接で結合したもの等であってもよく、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０をそれぞれ一体に削り出しまたは型成型してもよい。
これらの第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０は、一般的な鋼材製に限らず、軽量なアルミニウム合金あるいは合成樹脂であってもよく、繊維強化された合成樹脂などとしてもよい。

前記各実施形態では、第１予圧磁石および第２予圧磁石である永久磁石５５により第１予圧装置５１および第２予圧装置５２を構成したが、第１および第２の予圧装置５１，５２は磁石ではなく、弾性部材を用いた付勢手段により構成してもよい。
前述した第１実施形態では、第１予圧装置５１および第２予圧装置５２として、永久磁石５５を保持部材５６に保持し、第２接続ブロック２２等にボルト５７で締め付け固定する構成（図４参照）を用いていた。
図１１には、前述した第１実施形態の図４相当の断面が示されている。
図１１において、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０をはじめとする構成は、前述した第１実施形態で説明した通りであるが、第１部材１０と中間部材３０との間の第１予圧装置５１Ａおよび第２部材２０と中間部材３０との間の第２予圧装置５２Ａはコイルばね５８を用いたものとされている。

図１１において、第２予圧装置５２Ａの例で説明すると、第２部材２０の第２接続ブロック２２にはコイルばね収容孔５８１が形成され、中間部材３０の第２中間ブロック３２にもコイルばね収容孔５８２が形成されている。これらのコイルばね収容孔５８１，５８２は、それぞれ第２軸受面２３および第２中間軸受面３４の略中央に形成され、第２部材２０と中間部材３０とを組み立てた際には互いに同一軸線となるように配置されている。
第２中間ブロック３２にはコイルばね収容孔５８２を横断する係止ピン５８３が設置され、第２接続ブロック２２の背面側にはコイルばね収容孔５８１に連通する端部リング５８４が設置され、端部リング５８４にはコイルばね収容孔５８１を横断する係止ピン５８５が設置されている。

コイルばね５８を設置する際には、先ず、コイルばね５８の一方の端部を第２中間軸受面３４からコイルばね収容孔５８２に導入し、係止ピン５８３で係止する。次に、コイルばね５８の他方の端部を第２軸受面２３からコイルばね収容孔５８１に導入し、第２接続ブロック２２と第２中間ブロック３２とを近接させたうえ、コイルばね５８の他方の端部を、コイルばね５８を伸長させつつ第２接続ブロック２２の背面側から引き出す。そして、コイルばね５８の他方の端部を、端部リング５８４の係止ピン５８５に係止し、さらに端部リング５８４を第２接続ブロック２２に固定することで、コイルばね５８が両端を係止ピン５８３，５８５に掛け渡された状態でコイルばね収容孔５８１，５８２に収容される。

このようなコイルばね５８により、第２接続ブロック２２と第２中間ブロック３２とは互いに近接する方向へ付勢され、第２軸受面２３および第２中間軸受面３４の間に形成される静圧空気軸受（第２静圧空気軸受４２、図１等参照）に対する予圧付与が可能となる。
以上は第２予圧装置５２Ａの例を説明したが、第１部材１０と中間部材３０との間の第１予圧装置５１Ａも同様に構成することができる。

さらに、弾性部材を用いた第１予圧装置および第２予圧装置としては、例えば、第１部材１０と中間部材３０とを囲う枠体、あるいは第２部材２０と中間部材３０とを囲う枠体を設置し、この枠体と各部材１０，２０，３０の背面側との間に弾性部材を設置し、この弾性部材により第１軸受面と第１中間軸受面とを近接させ、あるいは第２軸受面と第２中間軸受面とを近接させる構造を採用してもよい。

第１静圧空気軸受４１，４１Ａおよび第２静圧空気軸受４２，４２Ａに加圧空気を供給する手段としては、第１実施形態のような外周に設置されたチューブ７５，７７を主体とする外部配管７０や、第２実施形態のような専ら内部の空気供給路４４１〜４４４を用いるものが適宜利用でき、これらを部分的に組み合わせたものとしてもよく、あるいは他の構成としてもよい。
ただし、外部からのチューブ７１を回転自在に接続するために、カプラ７２を介して軸方向空気供給路７３に導入する構成を採用することが望ましい。

本発明は、回転可能な２つの部材を連結して相互に回転を伝達するとともに、連結する各部材の回転軸の傾き、芯ずれ、軸ずれを許容できる回転伝達装置として利用でき、高精度な回転動作が要求される真円度測定機の伝達機構などに利用できる。

１…回転部材
１０…第１部材
１１…第１部材本体
１２…第１接続ブロック
１３…第１軸受面
２０…第２部材
２１…第２部材本体
２２…第２接続ブロック
２３…第２軸受面
３…真円度測定機
３０…中間部材
３１…第１中間ブロック
３２…第２中間ブロック
３３…第１中間軸受面
３４…第２中間軸受面
４…載物テーブル
４１，４１Ａ…第１静圧空気軸受
４２，４２Ａ…第２静圧空気軸受
４３，４３Ａ…空気供給溝
４３１…主供給溝
４３２…分岐供給溝
４４，４４１〜４４４…空気供給路
４５…オリフィスを形成するプラグ
４６…開口
５…回転軸
５０…浮上支持装置
５１…第１予圧装置
５２…第２予圧装置
５３，５４…浮上支持用の永久磁石
５５…第１予圧磁石および第２予圧磁石である永久磁石
５６…保持部材
５７…ボルト
６…駆動軸
７…駆動機構
７０，７０Ａ…外部配管
７１，７５，７７…チューブ
７２，７４，７６，７８…カプラ
７３…軸方向空気供給路
７３１…分岐路
８…フレーム
９，９Ａ…回転伝達装置
Ａ…回転軸
Ｄ１…第１方向
Ｄ２…第２方向

Claims (6)

1. 同じ回転軸を中心に回転する一対の回転部材を相互に連結する回転伝達装置であって、
   前記回転軸と同軸で配列された第１部材、中間部材および第２部材を有し、
   前記第１部材には、前記回転軸に沿いかつ前記回転軸と交差する第１方向に沿った第１軸受面が形成され、
   前記第２部材には、前記回転軸に沿いかつ前記回転軸および前記第１方向と交差する第２方向に沿った第２軸受面が形成され、
   前記中間部材には、前記第１軸受面に対向配置される第１中間軸受面と、前記第２軸受面に対向配置される第２中間軸受面とが形成され、
   前記第１軸受面と前記第１中間軸受面との間に第１静圧空気軸受が形成され、前記第２軸受面と前記第２中間軸受面との間に第２静圧空気軸受が形成され、
   さらに、前記第１軸受面と前記第１中間軸受面とを近接方向に付勢する第１予圧装置と、前記第２軸受面と前記第２中間軸受面とを近接方向に付勢する第２予圧装置とを有し、
   前記第１部材には、前記中間部材とは反対側の端部から前記中間部材へ向けて延び、かつ前記回転軸と同軸に配置された軸方向空気供給路が形成され、
   前記軸方向空気供給路の前記中間部材とは反対側の端部には、前記回転軸を中心に回転自在、かつ外部からの加圧空気が供給されるカプラが設置され、
   前記カプラからの圧力空気が、前記軸方向空気供給路を通して、前記第１静圧空気軸受および前記第２静圧空気軸受に供給されることを特徴とする回転伝達装置。
2. 請求項１に記載した回転伝達装置において、
   前記第１部材は、第１部材本体と、前記第１部材本体の前記中間部材側に設置されかつ片方の側面に前記第１軸受面が形成された第１接続ブロックとを有し、
   前記第２部材は、第２部材本体と、前記第２部材本体の前記中間部材側に設置されかつ片方の側面に前記第２軸受面が形成された第２接続ブロックとを有し、
   前記中間部材は、片方の側面に前記第１中間軸受面が形成された第１中間ブロックと、片方の側面に前記第２中間軸受面が形成された第２中間ブロックとを有することを特徴とする回転伝達装置。
3. 請求項１または請求項２に記載した回転伝達装置において、
   前記第１予圧装置は、前記第１部材または前記中間部材に設置された第１予圧磁石であり、前記第２予圧装置は、前記第２部材または前記中間部材に設置された第２予圧磁石であることを特徴とする回転伝達装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載した回転伝達装置において、
   前記回転軸は鉛直方向に配置され、
   前記中間部材と、前記第１部材および前記第２部材のうち鉛直方向下側にある何れかとの対向面には、互いに反発力を生じる浮上用磁石がそれぞれ設置されていることを特徴とする回転伝達装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載した回転伝達装置において、
   前記中間部材の内部には、前記軸方向空気供給路に連通されて前記第１静圧空気軸受に加圧空気を供給する第１空気供給路と、前記軸方向空気供給路に連通されて前記第２静圧空気軸受に加圧空気を供給する第２空気供給路と、が形成されていることを特徴とする回転伝達装置。
6. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載した回転伝達装置において、
   前記中間部材の内部には、前記軸方向空気供給路に連通されて前記第１静圧空気軸受に加圧空気を供給する第１空気供給路と、前記第１静圧空気軸受に連通されて前記第２静圧空気軸受に加圧空気を供給する第２空気供給路と、が形成されていることを特徴とする回転伝達装置。

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