JPH0242145B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続的で中断されない回転運動を一定
方向に受ける駆動軸により駆動される軸を随意に
一歩ずつ回転させるための軸回転装置に関する。

このような回転運動を変換するための軸回転装
置の一例として、テレタイプライタ用テープさん
孔機のテープを前進させるためのデバイスがあ
る。このデバイスにおいてはさん孔機が始動する
と同時に電気駆動モータが回転を開始し、一定の
速度で一定の方向に回転するが、この間テープを
走行させるための軸は、さん孔動作がテープが停
止した時に行われるため、ステツプバイステツプ
式に回転しなければならない（このように回転し
ないとテープはさん孔され得ない）。

また用途によつては、一定方向に回転する駆動
軸により駆動される軸としての従動軸を一方向又
は他方向に回転させ得ることが望ましい場合もあ
る。前述のテレタイプライタ用テープさん孔機は
正にその好例である。何故ならこの機械では、例
えばさん孔誤りを訂正すべく、テープを逆方向に
走行させることが可能でなければならないからで
ある。

このような機械的駆動を実現し得る装置は多数
知られているが、いずれも欠点を有している。

例えばつめ車（ラチエツトホイール）を備える
装置の場合は極めて大きな騒音を伴い、余り速く
回転速度が得られない上に所定のロツキングポジ
シヨン数が少ないという欠点がある。

ステツプバイステツプ電動機を用いる場合は確
かにより多くの可能性を有しているが余りに高価
すぎる。

そこで本発明の本質的な目的としては、前述の
従来の装置における欠点をもたず且つ実際面での
種々の要求、特に操作時の騒音、回転速度及びロ
ツキングポジシヨン数に関する要求を一般にこれ
ら従来の装置に比較して十分に満たすと共に構造
が簡単で場所をとらず、しかも比較的廉価である
ような前述のようなタイプの軸回転装置を提供す
ることにある。

前記目的は、本発明によれば、連続的な回転運
動が一方向に伝えられる駆動軸により駆動される
軸を、随意に一歩ずつ回転させるための軸回転装
置であつて、中間回転部材と、前記駆動軸の連続
的な回転運動を前記中間回転部材の交番的な回転
運動に変換するための変換手段と、前記駆動され
る軸に同軸的に載置されたフリーホイール装置
と、環状ボデイ、前記駆動される軸に関して同軸
的に配置され前記中間回転部材と共に回転可能な
コイル、及び前記フリーホイール装置と共に回転
可能であつて前記コイルの励起、非励起に応じ
て、当該コイルが励起される際の当該環状ボデイ
と協働する連結位置と当該コイルが非励起にされ
る際の非連結位置との間において、前記駆動され
る軸上で軸方向に摺動するように当該駆動される
軸に関して同軸的に配置された摩擦プレート手段
を含んだ電磁クラツチ手段と、前記コイルが非励
起にされる際、前記摩擦プレート手段を非連結位
置に戻すべく当該摩擦プレート手段に接続された
戻し手段と、前記中間回転部材が前記一方向にお
いて回転するときだけ、前記駆動される軸が共に
回転すべく当該中間回転部材に連結されるように
前記コイルの励起を制御すべく前記電磁クラツチ
手段のコイルに接続された制御手段とを備えてい
ることを特徴とする軸回転装置によつて達成され
る。

前述のフリーホイール装置は、少なくとも１つ
のローラフリーホイールを有するのが好ましい。

このフリーホイール装置は前記駆動される軸で
ある従軸上に同軸的に載置され、且つ切り離し可
能な連結手段である電磁クラツチ手段はフリーホ
イール装置と中間回転部材との間に配置される。

前記の切り離し可能な連結手段である電磁クラ
ツチ手段は、前記従軸と同軸であつて前記中間回
転部材と共に回転しないようロツクされた環状ボ
デイとコイルとを備えており、更に前記フリーホ
イール装置と共に回転しないようロツクされてお
り、前記従軸と同軸であり且つ前記コイルが前記
制御手段の作用で励起した時に前記環状ボデイと
協働すべく軸方向に滑動するよう構成された摩擦
プレート手段とを備えている。また、本発明によ
る軸回転装置は、前記コイルが励起されない時に
は当該摩擦プレート手段を切り離し位置に戻す戻
し手段が具備されている。この場合、前記戻し手
段は従軸と同軸であつて一方ではフリーホイール
装置上に、他方では摩擦プレート手段上に当接す
る弾性的に変形し得るデイスクで形成されたバネ
から成つていてもよい。

より良い操作を行なうためには、前記摩擦プレ
ート手段においては、前記従軸と同軸の第２摩擦
プレートを前記ボデイと一体的に形成し且つ第１
摩擦プレートと対向して配置することが望まし
い。

本発明に従えば、連続的で中断されない回転運
動が一定方向に伝えられる駆動軸により駆動され
る軸即ち従軸を、選択的に一方向又は多方向へ一
歩ずつ随意に回転させるための軸回転装置を構成
することができる。このような軸回転装置は単一
方向に一歩ずつ駆動させる軸回転装置を２つ組合
わせることにより形成され、その場合フリーホイ
ール装置は互に逆に作動するよう装着される。

前述の如何なる場合においても、駆動軸の連続
回転運動を中間回転部材の交番回転運動に変換す
るための手段は、一方の側で当該中間回転部材
に、他方の側で前記駆動軸に接続された連接棒／
クランクアセンブリを備えていると有利である。

有利には、切り離し可能な連結手段である電磁
クラツチ手段の制御手段が前記中間回転部材の角
位置を表わす大きさを検出する手段を備えている
とよい。この検出手段は、より特定的には、前記
駆動軸上に回転自在に固定されたホイールと、前
記中間回転部材の角位置を確認すべく前記ホイー
ル上に具備された少なくとも１つのマークと、こ
のマークを検出するオプチカルシステムとで構成
し得る。

本発明に従つて構成すれば、所定の方向に一定
速度で連続的に回転する駆動軸により駆動される
軸である従軸を一方向又は両方向に一歩ずつ随意
に回転させ、高速度で作動し得ると共に騒音レベ
ルが低く、且つ従軸の係合又は切り離しの角位置
に関して高い正確度をもつ軸回転装置を形成する
ことができる。この軸回転装置は更に一般的に市
販されている構成部材を使用し且つ構造が簡単で
ある。従つてこのようなステツプバイステツプ駆
動デバイスである前述の軸回転装置は製造コスト
のみならず保守コストも安い上に信頼性が高い。

本発明がより良く理解されるより、以下添付図
面に基づき好ましい非限的具体例を挙げて説明す
る。

第１図には一定方向に一定速度で連続的に回転
する駆動軸３により駆動される従軸としての軸２
を、選択的に一方向又は多方向へ一歩ずつ随意に
回転させる軸回転装置であるデバイスが符号１で
示されている。

より正確には、駆動軸３は電動機の如き駆動手
段（図示せず）により回転し、該駆動手段は本発
明の回転装置である駆動デバイス１を内蔵した機
械のスイツチが入ると同時に回転を開始する。

駆動デバイス１は３つの機能を果たす３つの主
要部分、即ち、駆動軸３の一定方向一定速度の連
続回転運動を中間回転部材７の連続的交番回転運
動に変換する第１構成部分と、前記中間回転部材
７の連続的交番回転運動を従軸２の所望方向のス
テツプバイステツプ回転運動に随時変換する第２
構成部分と、所望の運動を得るべく前記第２構成
部分を制御する第３構成部分とを備えている。

より詳細には、第１図の駆動デバイス１の第１
構成部分は駆動軸３上に回転自在に固定されたホ
イール４と、オフセンタ位置でホイール４に一体
的に具備されたクランクピン６に一端が回転自在
に固定されている連接棒５と、従軸２で同軸であ
つてその周りを回転すべく構成された中間回転部
材７とを備えている。中間部材７は連接棒５の他
端を関節状に且つオフセンタ位置で（例えば半径
方向に延びた耳８上で）支持している。

駆動軸３の一定の回転運動はホイール４と連接
棒５とを有する連接棒／クランクアセンブリを介
して中間回転部材７の交番回転運動に変換され
る。

第２図により詳細に示されているように、駆動
デバイス１の第２構成部分は中間回転部材７と一
体的であつてベアリング１０により従軸２上に同
心的且つ回転自在に装着された環状ボデイの一例
である環状磁性体９を有する二重電磁アクチユエ
ータから成つている。この環状磁性体９はコイル
としての環状コイル１１を２つ備えている。

更に、運転効率を高めるべく、２つの環状摩擦
シユー１２が該二重電磁アクチユエータの両側面
に１つずつ固定されている。

前記二重電磁アクチユエータの互に対向する各
側面上には環状摩擦シユー１３が配置されてお
り、該環状摩擦シユー１３は、従軸２に担持され
たローラ１８を有するフリーホイール装置として
のフリーホイール１７のボデイ１６と共に回転し
ないよう、軸方向に作動する戻しバネ１４を介し
てロツクされている。これら環状摩擦シユー１３
は該戻しバネ１４にボルト１５で固定されてい
る。フリーホイール１７のボデイ１６とベアリン
グ１０との間に挿着されたスペーサリング１９は
該システムの休止位置で２つの対面し合う摩擦シ
ユー１２及び１３間に間隙が形成されるようフリ
ーホイール／環状摩擦シユー１３アセンブリを配
置している。

従軸２上に載置された部材の集合体は該従軸２
と直交する対称面AAを有することに留意された
い。

駆動デバイス１の第３構成部分は部材９，１
１，１２，１３で形成された前記二重電磁アクチ
ユエータの一例である電磁クラツチ手段に対する
制御手段を備えている。第１図の如くこの制御手
段はホイール４の角位置を検出する検出手段とし
てのデイテクタ２０を備えている。デイテクタ２
０は例えば互に対面するよう配置された光電子放
出ダイオードとフオトトランジスタ（図示せず）
とで構成され得る。ホイール４に具備されたシヤ
ツタ２１は該ホイール４が回転する毎にデイテク
タ２０を適切に作動させるべく配置されている。
この具体例ではシヤツタ２１はホイール４の周縁
で該ホイール４の円周の1/2に亘つて延在するス
トリツプから構成されており、前記ダイオードと
フオトトランジスタとの間の間隙に入り込んで光
を遮断するように構成されている。

デイテクタ２０は部分２２で制御手段としての
制御ブロツク２３に接続されており、該制御ブロ
ツク２３は更に従軸２を始動させるための制御情
報を線２４を介して受容し、且つ従軸２の回転方
向を、例えばスイツチ２５によつて選択する。

制御ブロツク２３は受容する種々の情報に従い
適切な励起信号を２つの接続線２６のいずれか一
方を介して前記電磁クラツチ手段の２つのコイル
１１のいずれか一方に送出する。

制御ブロツク２３からは数段階の従軸２の回転
速度を得るべく種々の性質の励起信号を送出する
ことも可能である。

有利には、制御ブロツク２３にパルス化された
電子的手段を使用するとよい。この手段の構成は
当業者には公知であるため説明を省略する。

次に第３図を参照しながら本発明による駆動デ
バイス１の動作を説明する。

先ず留意すべきこととして、従軸２はいずれの
方向にも回転すると見なし、その方向を便宜上順
方向と呼ぶ。

第３図のグラフＡは時間の目盛りを示し、時間
t₁，t₂等々は駆動軸３の半回転に対応する連続的
時間間隔を規定している。

グラフＢは駆動軸３の回転を表わし、数字１、
２、３等々は時間t₁から成る時間までの間の回転
実施数を示している。

グラフＣは、デイテクタ２０により送出される
信号をシヤツタ２１の通過の関数として示してい
る。この信号は適切なコイル１１の相次ぐ励磁及
び非励磁がデイテクタ２０からの信号の立上り縁
によつてのみ制御されるよう制御ブロツク２３で
処理される。従つてコイルは時間t₁−t₃，t₅−t₇
等々の間励磁され、時間t₃−t₅，t₇−t₉等々の間
非励磁にされる。

グラフＤはコイル１１の制御信号を表わし、該
制御信号が高位置にある時は前述の電磁クラツチ
手段が接続状態にあることを示す。

グラフＥは交番回転運動で駆動する中間回転部
材７の動作を示している。

グラフＦは対応するフリーホイール１７の状態
を示し、低レベルは該フリーホイール１７のフリ
ーホイール動作を、高レベルはその連結動作
（coupledoperation）を表わす。この連結動作は
中間回転部材７が単一方向に回転する場合（該具
体例ではグラフＥの下降部）にのみ生じ得、これ
は前記電磁クラツチ手段が接続位置にある場合に
のみ起こり得るため、グラフＤとＥとを比較して
みればこの連結動作が時間t₂−t₃，t₆−t₇等々の
間にしか生じ得ないことが理解されよう。

ここで、従軸２を先行方向と逆の方向即ち後退
方向に駆動させたい場合はスイツチ２５を切替え
れば制御ブロツク２３がデイテクタ２０より送出
される信号Ｃの立下り縁即ち下降縁を考慮するよ
うになる。

グラフＧは制御ブロツク２３より送出された信
号を表わすが、この信号はこの場合他方のコイル
１１を励起させる。

この逆方向の作動モードにおいては、励起した
前記電磁クラツチ手段と協働するフリーホイール
１７が順方向に作動する場合のフリーホイール１
７と逆位相で作動する、即ちグラフＥの下降部に
該当する時間の間ロツクされることに留意された
い。

このようにして従軸２はグラフＨに示されてい
る如く時間t₃−t₄，t₇−t₈等々の間逆方向に一歩
ずつ駆動される。

以上説明してきたステツプバイステツプ駆動デ
バイス１は極めて有利であつて、クラツチ特に電
磁クラツチの有する或る種の欠点を除去せしめ
る。

実際、大規模な装置では電磁クラツチを使用す
ると接続、即ち連結及び切り離し、即ち非連結の
各時間に大きなばらつきが生じ、その結果従軸２
の駆動が不正確になる。

本発明によれば、不正確な応答時間をもつクラ
ツチ、より特定的には電磁クラツチ手段、を応答
時間が極めて短いフリーホイール装置、より特定
的にはローラフリーホイール、と組合わせると極
めて良い結果が得られる。実際、フリーホイール
１７はコイル１１の励磁又は非励磁に基づく駆動
軸３の半回転完了後にのみ状態を変えるため、ク
ラツチの実効的接続又は切り離しがこの半回転の
間に接続の場合はt₁−t₂，t₅−t₆、等々、切り離
しの場合はt₃−t₄，t₇−t₈、等々のいずれの時点
でも生じ得る。

更に、本発明の駆動デバイス１の動作、特に制
御時間は駆動軸３及び従軸２の回転速度には依存
しない。そのため如何なる速度においても大きな
信頼度が得られる。

本発明のステツプバイステツプ駆動デバイス１
は他にも多数の利点を有しており、例えば構造と
メインテナンスとが簡単であるため販売価格及び
保守コストが低いこと、場所をとらないこと、市
販の構成部材を使用していること、ローラフリー
ホイール装置の使用時の騒音が小さいこと、など
が挙げられる。

以上の説明からも明らかなように、本発明は前
述の使用法及び具体例には限定されず、逆に種々
の変形が可能である。

特に、前述の具体例では駆動軸３が２回転する
毎に従軸２が１歩前進するが、これに代えて駆動
軸３が１回転する毎に従軸２が１歩前進するよう
制御手段、例えば制御ブロツク２３を構成するこ
ともできる。そのためには、制御ブロツク２３を
電磁クラツチ手段の励起制御信号としてデイテク
タ２０より送出される信号Ｃの全ての立上り縁
（２つのうちの一方の立上り縁だけではなく）が
考慮されるよう構成しさえすればよい。このよう
な動作の変更は、制御ブロツク２３がマイクロプ
ロセツサ制御ブロツクであれば適切にプログラミ
ングすることで容易に実施される。この場合プロ
グラミングは、例えば単離したさん孔命令が与え
られた時は駆動軸３が２回転する毎に従軸２が１
歩前進し、一連のさん孔命令（ストリツプの連続
的鎖孔）が与えられた場合は駆動軸３が１回転す
る毎に従軸２が１歩前進するよう行なつてよい。

勿論、この場合は、所望であれば、前記の速度
より低い速度（即ち、駆動軸３がｎ（、≧２）回転
する毎に従軸２が１歩進む速度）にすることもで
きこれは例えば制御ブロツク２３の適切なプログ
ラミングなどにより信号Ｃの特定立上り縁を考慮
するだけで容易に実施し得る。

以上のような構成から、本発明の軸回転装置に
おいては、連結時間及び非連結時間の夫々に大き
なばらつきが生じがちな電磁クラツチ手段に対し
て、応答時間が極めて短い、即ち制御信号を受信
する場合にこの受信と実質的に同時に力の伝達、
及び非伝達を行ない得るフリーホイール装置及び
戻し手段の夫々の組み合わせることにより、駆動
される軸の回転における角位置に関する連結・非
連結の位置を正確に制御・規定することができ
る。従つて、駆動軸及びこの駆動軸によつて駆動
される軸である従軸の回転速度とは無関係に、前
記制御信号によつて当該駆動軸から従軸への力の
伝達、及び非伝達の各制御を行なうことができる
ため、装置全体の機械的な構造を単純化すること
ができ、当該装置における故障等の発生を低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のステツプバイステツプ駆動デ
バイスの簡略側面図、第２図は第１図の線−
に沿つた拡大断面図、第３図は第１図及び第２図
のデバイスの動作を示すタイムチヤートである。 １……ステツプバイステツプ駆動デバイス、２
……従軸、３……駆動軸、４……ホイール、５…
…連接棒、６……クランクピン、７……中間回転
部材、８……耳、９……磁性体、１０……ベアリ
ング、１１……環状コイル、１２，１３……環状
摩擦シユー、１４……戻しバネ、１５……ボル
ト、１７……フリーホイール、１８……ローラ、
１９……スペーサリング、２０……デイテクタ、
２１……シヤツタ、２３……制御ブロツク、２５
……スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続的な回転運動が一方向に伝えられる駆動
   軸により駆動される軸を、随意に一歩ずつ回転さ
   せるための軸回転装置であつて、中間回転部材
   と、前記駆動軸の連続的な回転運動を前記中間回
   転部材の交番的な回転運動に変換するための変換
   手段と、前記駆動される軸に同軸的に載置された
   フリーホイール装置と、環状ボデイ、前記駆動さ
   れる軸に関して同軸的に配置され前記中間回転部
   材と共に回転可能なコイル、及び前記フリーホイ
   ール装置と共に回転可能であつて前記コイルの励
   起、非励起に応じて、当該コイルが励起される際
   の当該環状ボデイと協働する連結位置と当該コイ
   ルが非励起にされる際の非連結位置との間におい
   て、前記駆動される軸上で軸方向に摺動するよう
   に当該駆動される軸に関して同軸的に配置された
   摩擦プレート手段を含んだ電磁クラツチ手段と、
   前記コイルが非励起にされる際、前記摩擦プレー
   ト手段を非連結位置に戻すべく当該摩擦プレート
   手段に接続された戻し手段と、前記中間回転部材
   が前記一方向において回転するときだけ、前記駆
   動される軸が共に回転すべく当該中間回転部材に
   連結されるように前記コイルの励起を制御すべく
   前記電磁クラツチ手段のコイルに接続された制御
   手段とを備えていることを特徴とする軸回転装
   置。 ２ 前記フリーホイール装置が少なくとも１つの
   ローラフリーホイールを有していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の軸回転装置。 ３ 前記戻し手段が、前記駆動される軸と同軸的
   であつて、一方では前記フリーホイール装置上
   で、他方では前記摩擦プレート手段上で回転支持
   している弾性的に変形し得るデイスクによつて形
   成されたバネを有していることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の軸回転装置。 ４ 前記摩擦プレート手段が、第１の摩擦プレー
   トと、前記駆動される軸と同軸的であつて、前記
   環状ボデイと一体的にかつ前記第１の摩擦プレー
   トに対向して位置された第２の摩擦プレートとを
   有していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の軸回転装置。 ５ 前記中間回転部材、前記変換手段、前記フリ
   ーホイール装置、前記電磁クラツチ手段、前記戻
   し手段、及び前記制御手段のユニツトが２つ設け
   らており、前記各ユニツトの前記フリーホイール
   装置の２つが、前記駆動される軸を選択的に一方
   向または他方向に一歩ずつ随意に回転させるべく
   互いに逆に作動するように装着されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の軸回転
   装置。 ６ 前記変換手段が、一方で前記中間回転部材に
   接続され、他方で前記駆動軸に接続された連接
   棒／クランクアセンブリを有していることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の軸回転装
   置。 ７ 前記制御手段が、前記中間回転部材の角位置
   を表わす大きさ検出するための検出手段を有して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の軸回転装置。 ８ 前記検出手段が、前記駆動軸に回転のために
   固定されたホイールと、前記中間回転部材の角位
   置を確認するために前記ホイールによつて実行さ
   れる少なくとも１つのマークと、このマークを光
   学的に検出するためのシステムとを有しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の軸
   回転装置。