JPH0396747A - 回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば、精密割出し装置に応用されて好適な
、従動車の軸に発生するラジアル荷重を軽減する機構を
備えた摩擦車機構からなる回転伝達装置に関する。

［従来の技術］ 半導体製造やレーザ光学機器を始めとする様々な分野に
おける超精密加工の要求の高まりに応えるべく、従来よ
りも格段に高精度な計測装置や種々の位置決め装置が開
発されているが、一般に計測装置に比べ機構部品の多い
位置決め装置において精度の向上はより困難である。

第４図は、切削工作機械において刃物や工作物の位置決
めに用いられる一般的な回転位置決め装置、いわゆる割
出し盤の回転伝達に係る部分の概略な構成を示す．ここ
で、割出されて工作物等の位置決めを行うターンテーブ
ル２４は、ウ才−ム歯車２３と同軸に固定されている。

また、図示しない角度測定手段と回転位置決め手段とを
備えた原動＠２１に取付けられたウオーム２２が、ウオ
ーム歯車２３に噛み合ってターンテーブル２４への回転
伝達を行う．従って、ウオーム２２とウオーム歯車２３
が、例えば３０倍の減速比に選択される場合、原動軸２
１の送り角度は、その送り角度誤差とともに１７３０に
縮小してターンテーブル２４に伝達される。

一方、本従来例のウォーム２２とウオーム歯車２３との
噛み合いにおけるがたや遊びは、割出し角度誤差となる
とともに原動＠２１の微・小角度送りに対する割出しの
追従性を損なわせるから、各構成部品はきわめて高精度
に加工され組立てられる。例えば、ターンテーブル２４
とウ才−ム歯車２３のピッチ円の軸精度、原動軸２１と
ウ才一ム２２の軸精度、ウォーム歯車２３とウ才−ム２
２の歯形精度等が厳密に管埋されている。また、ウ才−
ム歯車２３とウォーム２２の噛み合い接触が最適となる
状態に調整して両者の軸位置はそれぞれ固定される。

［発明が解決しようとする課題］ ウォーム歯車機構を用いた割出し盤においては上述のよ
うに、噛み合う歯車の歯形精度や組立て精度が直接割出
し精度に関与するが、これらは技術的に現状で限界に近
く、コストの観点からも現在の水準以上の精度での加工
や組立ては困難である。また、レーザ技術や電子技術の
進歩により発達した高精度な計測方法や制御技術を考慮
すれば送り角度誤差の縮小というウォーム歯車機構の利
点は既に意味の無いものとなっている。

本発明は、これらの問題点を鑑みてなされたもので、従
来の歯車に替えて摩擦車を採用して回転伝達部分を構成
した、精密な回転位置決めと正確な動力伝達が可能で、
しかも安価で組立てと調整が容易な回転伝達装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の請求項（１）に係る回転伝達装置は、摩擦車を
基盤に軸支された従動車に対し原動車を所定圧で押圧し
て回転させトルク伝達を行う回転伝達装置において、従
動車を原動車の反対側から押圧する第１ローラを備えた
ものである。

本発明の請求項（２）に係る回転伝達装置は請求項（１
）に係る回転伝達装置において、第ｌローラを軸支する
とともに基盤に回動可能に軸支された第１ｆｉ１部材と
、原動車を軸支するとともに基盤に回勤可能に軸支され
た第２腕部材と、原動車を従動車の方向に付勢するため
に第１腕部材と第２腕部材とを連結して設けた第ｌ付努
手段とを有するものである。

本発明の請求項（３）に係る回転伝達装置は請求項（１
）に係る回転伝達装置において、原動車を従動車の反対
側から押圧する第２ローラも備え、この第２ローラを軸
支するとともに基盤に回動可能に軸支された第３腕部材
と、第１腕部材と、原動車を従動車の方向に付勢するた
めに第１腕部材と第３腕部材とを連結して設けた第２付
勢手段とを有するものである。

本発明の請求項（４）に係る回転伝達装置は請求項（１
）〜（３）に係る回転伝達装置において、さらに、従動
車の軸に設けた従動車の回転位置を検出する検出手段と
、検出された回転位置の情報に基いて原動車の回転動作
を制御する制御手段とを備えたものである。

［作用１ 本発明に係る回転伝達装置は、その回転伝達部分が摩擦
車機構で構成される。すなわち、基盤に軸支された従動
車に対して原動車を所定圧で押圧した状態で回転させる
ことにより、原動車と従動車との間で摩擦力による両者
のトルクおよび回転角度の伝達が行われる。このとき、
この押圧に係る力は、原動車の軸および従動車の軸にラ
ジアル荷重を発生する。このラジアル荷重は、放置する
とそのまま軸受の付加となり、さらに軸を変形させると
ともに原動車と従動車の接触状態を変化させて回転伝達
角度の誤差を発生する。そこで、本発明の請求項（１）
に係る回転伝達装置では、第１ローラで従動車を原動車
の反対側から押圧して従動車の軸に発生するラジアル荷
重の少なくとも一部を相殺する。この第１ローラは、従
動車をはさんで原動車と対向するように複数個備えるの
が従動車の軸の安定性の点で望ましく、また、従動車と
同軸に固定された専用の摩擦車等を押圧しても良い。

次に、本発明の請求項（２）に係る回転伝達装置におい
て第１ローラと原動車とは、基盤に軸支された第１腕部
材と第２腕部材により従動車に対してそれぞれ独立に回
動可能である。また、第ｌローラと原動車とは、従動車
の両側に配置されるとともに、第１付勢手段により第１
腕部材と第２Ｉｌｉｉｉ部材とを介して従動車をはさみ
込むように付勢されているから、原動車を従動車の方向
に付勢すると同時に第１ローラも従動車の方向に等しい
力で付勢される。従って、第１付勢手段だけで原動車と
従動車の摩擦にかかる押圧力を発生するように構或すれ
ば従動車の釉に発生するラジアル荷重は小さくなる。

次に、本発明の請求項（３）に係る回転伝達装置では、
第１ローラが従動車を原動車の反対側から押圧して従動
車の軸に発生するラジアル荷重を軽減することに加えて
、第２ローラが原動車を従動車の反対側から押圧して原
動車の軸に発生するラジアル荷重を軽減させる。第２ロ
ーラも複数個設ければ原動車の軸の安定性がさらに向上
する。

ここで、原動車と従動車とをはさみ込む位置関係に配置
された第１ローラと第２ローラとは、基盤に軸支された
第１腕部材と第３腕部材により従動車および原動車に対
して回動可能であり、第２付勢手段により第１腕部材と
第３腕部材とを介してその内側に向って付勢されている
。従って、原動車が従動車の方向に付勢されると同時に
、第１ローラは従動車の方向に、また第２ローラは原動
車の方向にそれぞれ等しい力で付勢される。そこで、例
えば、第２部材等で原動車軸を可動に保持するとともに
、第２付勢手段だけで原動車と従動車の摩擦にかかる押
圧力を発生するように構成すれば、従動車の軸に発生す
るラジアル荷重が小さくなる。

請求項（１１〜（３）に係る回転伝達装置では、原動車
と従動車の所定圧の押圧を行っても従動車の軸に発生す
るラジアル荷重が軽減されるから、軸の変形や位置ずれ
が小さくなり原動車と従動車の接触状態も良好に保たれ
て正確な回転角度の伝達が可能である。

最後に、本発明の請求項（４）に係る回転伝達装置では
、従動車と同軸に固定された検出手段により従動車の回
転位置や回転角度を直接検出し、ここで検出された位置
情報等に従って制御手段が原動車の回転動作を制御する
。例えば、所定角度の回転位置に至るまで原動車を回転
させて停止させるような制御を行う場合、原動車と従動
車との間のすべり等の回転伝達誤差とは無関係に、検出
手段の検出能力に従った精度での従動車の軸の回転位置
決めが可能である。

［発明の実施例コ 本発明の実施例を図面を参照して説明する。以下の各実
施例は、本発明の回転伝達装置を切削工作機械等に装備
される回転位置決め装置、いわゆる割出し盤に応用した
ものである。

第１図は、本発明の第１実施例に係る割出し盤の回転伝
達部分の概略な構成を示す。第１実施例は、割出される
ターンテーブルを兼ねた従動車６と原勅車４とが摩擦車
伝導によりトルク伝達を行い、ローラ５で従動車６を押
圧して従動軸２のラジアル荷重を軽減する構成である。

また、基盤１１に軸位置を固定された従動ｌＩＩｌ２に
は、従動車の回転位置を検出するための図示しないエン
コーダの検出子が取付けられていて、検出された回転位
置信号に従って図示しない制御装置によりモータ１０を
駆動して所定の割出しを行う。

第１図において従動車６とエンコーダの検出子とを一体
に回転する従動軸２は基盤１１に軸位置を固定されるが
、ローラ５を回転自在に支持するローラ軸３は回動軸７
で基盤１１上に軸支されたアーム８上に、また原動軸１
により原動車４を駆動するモータ１０は、同様に軸支さ
れたアーム９上に固定されている。また、アーム８、９
の回勤端は、コイルばね１２により連結されていて、ロ
ーラ５と従動車６との間、原動車４と従動車６との開に
等しく数１００ｋｇの押圧力を与える。各摩擦車（ロー
ラ５、従動車６、原勅車４）はＳＫＣ３等の鋼材製で、
精密な円柱形状に加工されているが、さらに摩擦表面に
剪断抵抗力の高い特殊な油膜層を形成して高圧力下での
直接接触による表面の粘着や荒れを防止しつつ滑りの無
いトルク伝達を可能としている。

第２図は、第ｌ実施例における原動車４と従動車６との
間のトルク伝達を説明するための模式図である、ここで
、原動車４と従動車６との接触面は、コイルばね１２の
付勢力により互いに弾性変形して接触面積を広げ圧力を
緩和するとともに接触面積内での摩擦係数μと押圧力Ｆ
との乗算値に相当する摩擦力を最大限度とする滑りの無
い接線方向の駆動力Ｐを与える。

Ｐ≦μ×Ｆ　　　　　・・・（１） また、原動車４と従動車６の半径をそれぞれＲ４、Ｒ６
とすれば、ここで従動車６に伝達されるトルクＮは、 Ｎ　＝　Ｐ　Ｘ　Ｒ　４　　　　　　　　−（２）とな
り、伝達される回転角度θは減速比、θ＝　Ｒ　６／Ｒ
　４　　　　・・・（３）となる。一方、伝達されるト
ルクＮは、従動車６に与えられる回転加速度と従動釉２
に関する摩擦損失等に費やされるとともにローラ５にも
駆動力を与え、ローラ５との接触部分で従動車６には負
荷Ｑが作用する。従って、駆動時にはＰ＋Ｑのラジアル
荷重が駆動軸２に発生する。第１実施例では各軸受“に
摩擦の小さなものを選択するとともに従動車６に与える
加速度を小ざ〈採ってこの駆動時のラジアル荷重を抑制
した。

第１実施例では、ローラ５と従動車６と原動車４とはほ
ぼ一直線上に配置され、アーム８、９の回動端を連結す
るコイルばね１２が従動車６を両側から圧縮する方向に
原動車４とローラ５とを等しく付勢するから、静止状態
における左右の付勢力は釣合い、従勅＠２に発生するラ
ジアル荷重はごく小さくなる。また、エンコーダにより
直接ターンテーブル回転位置を検出して必要な角度の割
出しを行うので、駆動系の精度による割出し誤差への影
響が軽減される。さらに、摩擦車伝導では歯車伝導のよ
うな遊びが不要でパックラッシュも無いから、微小角度
送りに対するターンテーブルの追従性が優れたものとな
った。

また、第１実施例では、摩擦車伝導に係る付努力を基盤
に直接作用させない、しかも回勤！Ｍ７を左右のアーム
８、９で共用する構成としたので基盤１１への負荷が小
さくなり装置の剛性や重量を軽減できた。

第３図は、本発明の第２実施例に係る割出し装置の概略
な構成を示す。第２実施例は、従動車６の従動軸２に発
生するラジアル荷重を軽減するためのローラ５に加えて
、モータ１０の原！Ｉ］＠１に発生するラジアル荷重を
軽減するためのローラ１５を更に備えた割出し装置であ
り、第２図において第１実施例と同様な構成と機能を有
する部材には同じ符号を付してある。

第２実施例において原動車４を駆動するモータ１０は、
取付Ｉ！Ｉｈ１７で基盤１１に軸支されたモータアーム
１６上に固定されていて、従動＠２と原動軸１を平行に
保ちつつ、基盤】１上を回勤可能である。また、原動車
４を従動車６の反対側から押すローラ１５は、回動＠７
で基盤１１に輔支されたアーム１８上に設けた＠１３に
より、回転自由に支持されている。アーム８、１８の回
動端はコイルばね１２で連結され、ローラ５、１５を内
側に付勢する。従って、ほぼ一直線状に配列されたロー
ラ５、１５、原動車４、従動車６のそれぞれの接触部分
には摩擦車伝導に係る押圧力が等しく発生し、この押圧
力により第１実施例と同様な原動車４と従動車６との間
のトルク伝達が行われる。

ところで、第２実施例もまた従勅軸２にエンコダの検出
子が取付けられ、検出された回転位置信号に従って図示
しない制御装置によりモータ１０を駆動して所定の割出
しを行うが、原動＠１のたわみが無いので、このたわみ
に起因するモータ１０の送り角度と原動車４の回転角度
のずれも発生しない。従って、原動軸側にエンコーダを
取付けて従来例のような従動車６の間接的な割出しを行
わせることも可能である。

以上の実施例では、従来一般的であった歯車伝導機構に
替えて摩擦車伝導機構を採用したので各構成部品の加工
精度を向上させつつ製造コストも軽減され組立てや調整
も簡単になった。また、従動軸に精密な回転角度検出装
置を取付けて、その高精度を十分に割出し精度に反映さ
せることができた。

［発明の効果］ 木発明の請求項（１）に係る回転伝達装置においては、
第１ローラにより従動車の軸に発生するラジアル荷重が
軽減されるから軸のたわみに起因する回転角度伝達の誤
差が減るとともに、軸支持機構等の簡略化や空気軸受の
ようなサブミクロンの精度を有する精密な軸受を採用す
ることも可能となる。

次に、本発明の請求項（２）に係る回転伝達装置では、
第１ローラと原動車とが従動車に対してそれぞれ独立に
回動可能であるから組立てやアライメントが従来例と比
較して容易である。また、第１付勢手段により原動車と
第１ローラに必要な押圧力を与えるから部品点数が少な
くなる。

次に、本発明の請求項（３）に係る回転伝達装置では、
第２ローラにより原動車の軸に発生するラジアル荷重も
また軽減されるから、軸のたわみに起因する回転角度伝
達の誤差が減るとともに、軸支持機構や駆！ＩＪ系等の
簡略化が可能となる。さらに、第２付勢手段で第１ロー
ラと第２ローラに必要な押圧力を与えるから、請求項（
２）に係る回転伝達装置と比べ部品点数があまり増えな
い。

次に、本発明の請求項（４）に係る回転伝達装置では、
従動車の回転角度を検出手段が直接読取りこれに従って
制御手段が原動車の回転動作を制御するから、従動車の
回転角度精度における原動車と従動車との間の回転伝達
誤差の影響を軽減するとともに、検出手段と制御手段の
精度や応答性をより反映した従動車位置決めが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係る割出し装置の回転
伝達部分の概略な構成を示す斜視図である。 第２図は、第１実施例における摩擦車伝導を説明する模
式図である。 第３図は、本発明の第２実施例に係る割出し装置の回転
伝達部分の概略な構成を示す斜視図である。 第４図は、従来の歯車伝導機構を用いた割出し装置の回
転伝達部分の概略な構成を示す斜視図である。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・原動＠　　　　　　２・・・従動軸３・・・軸 ５・・・ローラ ７・・・回動釉 １０・・・モータ １２・・・コイルばね

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）基盤に軸支された従動車に対し原動車を所定圧で
   押圧して回転させトルク伝達を行う回転伝達装置におい
   て、 前記従動車を、前記原動車の反対側から押圧する第１ロ
   ーラを備えたことを特徴とする回転伝達装置。
2. （２）前記第１ローラを軸支するとともに前記基盤に回
   動可能に軸支された第１腕部材と、前記原動車を軸支す
   るとともに前記基盤に回動可能に軸支された第２腕部材
   と、前記原動車を前記従動車の方向に付勢するために前
   記第１腕部材と前記第２腕部材とを連結して設けた第１
   付勢手段とを有することを特徴とする請求項１記載の回
   転伝達装置。
3. （３）前記原動車を、前記従動車の反対側から押圧する
   第２ローラを備え、 前記第２ローラを軸支するとともに前記基盤に回動可能
   に軸支された第３腕部材と、前記第１腕部材と、前記原
   動車を前記従動車の方向に付勢するために前記第１腕部
   材と前記第３腕部材とを連結して設けた第２付勢手段と
   を有することを特徴とする請求項１記載の回転伝達装置
   。
4. （４）前記従動車の軸に設けた前記従動車の回転位置を
   検出する検出手段と、検出された前記回転位置の情報に
   基いて前記原動車の回転動作を制御する制御手段とを備
   えたことを特徴とする請求項（１）〜（３）いずれかに
   記載の回転伝達装置。