JPH04175550A - 変速回転装置 - 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、モータ等の駆動軸の回転に連動して周期的に
増速、減速を繰り返す変速した回転運動を実現させる変
速回転装置に関する。

「従来の技術」 従来、回転速度を変化させることができる装置としては
、パルスモータ、サーボモータ等を利用した装置が一般
的であった。これらの装置では、モータに制御回路から
作動信号を送り、それによって所望の回転速度を得るよ
うにしている。

また、機械要素において、運動を変速して行なわせるた
めに、カム機構などを用いることもよ（行なわれている
。

更に、ベルトコンベアなどの送り機構において送り速度
を変化させるため、各種のセンサで移動量を検知し、そ
の信号に基づいて駆動装置を制御することも行なわれて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ このように機械運動を変速させて行なわせる装置として
は、各種の機構が採用可能であるか、いずれも構造が複
雑化し、製造コストが高くなるという問題点があった。

すなわち、パルスモータ、サーボモータ等を利用した変
速回転機構では、これらのモータ自体が高価であること
と、これらのモータに作動信号を送るための制御回路が
必要となり、製造コストは極めて高いものとなる。

また、カム機構などを用いた変速運動機構で−は、カム
の設計、製作に高い精度を要求され、しかも目的とする
運動を実現させるため、カム周辺の連動機構を必要とす
るため、装置が大がかりなものとなり、製造コストは高
いものとなる。

更に、ベルトコンベアなどの送りをセンサで検知して制
御する機構は１例えば間欠送りなどは容易に実現できる
が、増速、減速を繰り返すような変速した送りを実現す
ることは困難である。

したがって、本発明の目的は、通常のモータ等の駆動軸
に接続するだけで、周期的に増速、減速を繰り返す変速
した回転運動を出力させることができる変速回転装置を
提供することにある。

［課題を解決するための手段」 上記目的を達成するため１本発明の変速回転装置は、 モータ（１６）の駆動軸（１７）から回転力を伝達され
るように直接又はワンウェイ・クラッチ（１８）を介し
て接続された入力軸（１４）と、 この入力軸（１４）から回転力を伝達されるように前記
入力軸（１４）に直接又はワンエイクラッチ（２０）を
介して装着された第１ギヤ（２１）と、前記入力軸（１
４）から回転力を伝達されるように前記入力軸（１４）
にワンウェイクラッチ（２５）を介して装着された第２
ギヤ（２６）と、 前記入力軸（１４）と平行に配置され、前記第２ギヤ（
２６）に連動する第３ギヤ（３５）が装着された出力軸
（１５）と、 この出力軸（１５）にワンウェイクラッチ（３２）を介
して同軸的に接続され、前記第１ギヤ（２ｚ）に連動す
る第４ギヤ（３９）が装着された分割軸（３３）と、前
記第１ギヤ（２１）に、前記入力軸（１４）の回転方向
において外側から内側へ回転力を伝達するワンウェイク
ラッチ（２２）を介して装着された第１スリーブ（２３
）と、 前記第２ギヤ（２６）に、前記入力軸（１４）の回転方
向において内側から外側に回転力を伝達するワンウェイ
クラッチ（２７）を介して装着された第２スリーブ（２
８）と、 前記第１スリーブ（２３）と前記第２スリーブ（２８）
との間に装着された第１コイルバネ（２９）と、前記第
３ギヤ（３５）に、前記出力軸（１５）の回転方向にお
いて外側から内側に回転力を伝達するワンウェイクラッ
チ（３６）を介して装着された第３スリーブ（３７）と
、 前記第４ギヤ（３９）に、前記分割軸（３３）の回転方
向において内側から外側に回転力を伝達するワンウェイ
クラッチ（４０）を介して装着された第４スリーブ（４
１）と、 前記第３スリーブ（３７）と前記第４スリーブ（４１）
との間に装着された第２コイルバネ（４２）とを備え、 前記第１ギヤ（２１）は、前記第２ギヤ（２６）よりギ
ヤ径が大きく、歯数が多くされており、前記第３ギヤ（
３５）は、前記第４ギヤ（３９）よりギヤ径が大きく、
歯数が多くされており、 前記駆動軸（１７）の回転により連動する前記第３ギヤ
（３５）と前記第４ギヤ（３９）との回転差によって前
記第２コイルバネ（４２）に巻き締め力が発生し、 このバネ歪が放出されたとき、前記第１ギヤ（２１）と
前記第２ギヤ（２６）との回転差が生じて前記第１コイ
ルバネ（２９）に巻き締め力が発生し、このバネ歪が放
出されたとき前記第２コイルバネ（４２）に再び巻き締
め力が発生するように構成されたことを特徴とする。

「作用」 本発明の装置では、駆動軸（１７）が回転すると、ワン
ウェイクラッチｆ１８　ｏｒ　２０）を介して、入力軸
（１４）及び第１ギヤ（２１）が回転し、ワンウェイク
ラッチ（２５）を介して、第２ギヤ（２６）も回転する
。

そして、第１ギヤ（２１）に連動する第４ギヤ（３９）
が分割軸（３３）と共に回転し、第２ギヤ（２６）に連
動する第３ギヤ（３３）が出力軸（３５）と共に回転す
る。

しかし、第１ギヤ（２１）は、第２ギヤ（２６）よりギ
ヤ径が大きく、歯数が多くされており、第３ギヤ（３５
）は、第４ギヤ（３９）よりギヤ径が大きく、歯数が多
くされているので、第４ギヤ（３９）は、第３ギヤ（３
５）よりも速く回転し、第２コイルバネ（４２）に巻き
締め力が作用する。

この巻き締め力が所定の値に達すると、第３ギヤ（３５
）が速く回転してバネ歪が放出される。このとき、第３
ギヤ（３５）と共に回転する出力軸（１５）の回転が増
速される。

第３ギヤ（３５）の回転が増速されると、これに連動す
る第２ギヤ（２６）の回転が増速される。このため、第
２ギヤ（２６）は、第１ギヤ（２１）より速く回転し、
今度は第１コイルバネ（２９）に巻き締め力が作用する
。

この巻き締め力が所定の値に達すると、第１ギヤ（２１
）の回転が増速されてバネ歪が放出される。

このとき、ワンウェイクラッチ（１８ｏｒ　２０）の作
用により、第１ギヤ（２１）は駆動軸（１７）に対して
空回りする。すなわち、駆動軸（１７）の回転力が第１
ギヤ（２１）に伝達されないこととなるので、いったん
増速された回転は、再び減速されることとなる。

そして、第１コイルバネ（２９）の巻き締めによる歪エ
ネルギーが放出された後、第２コイルバネ（４２）が再
び巻き締められて、上記と同様な過程を繰り返す。その
結果、出力軸１５は、周期的に増速と減速を繰り返すこ
ととなる。

なお、これらの作用の詳細については、後述する実施例
において説明することとする。

「実施例」 第１図及び第２図には、本発明による変速回転装置の一
実施例が示されている。

一対の支持板１１．−１２が平行に対置され、それらの
４隅を４本の支柱１３で連結されてフレームが構成され
ている。この支持板１１．１２には、入力軸１４と出力
軸１５とが平行に配置されている。。

一方の支持板１１の外面には、シンクロナスモータ１６
が固定されており、モータ１６の駆動軸１７は、入力軸
１４の一端に連接されたカップリング１４ａに、ワンウ
ェイクラッチ１８を介して挿入されている。ワンウェイ
クラッチ１８は、駆動軸１７が入力軸１４に対して相対
的に矢印六方向に回転するとき、カップリング１４ａを
介して入力軸１４に同方向の回転力を伝達する。したが
って、入力軸１４が駆動軸１７より速く矢印六方向に回
転するときには空回りする。入力軸１４の他端は、軸受
１９によって回転自在に支持されている。

入力軸１４の支持板１１寄りの部分には、ワンウェイク
ラッチ２０を介して第１ギヤ２１のスリーブ部が装着さ
れている。ワンウェイクラッチ２０は、入力軸１４が第
１ギヤ２１に対して相対的に矢印六方向に回転するとき
、第１ギヤ２１に回転力を伝達する。したがって、第１
ギヤ２１が入力軸１４より速く矢印六方向に回転すると
きには空回りする。

更に、第１ギヤ２１のスリーブ外周には、ワンウェイク
ラッチ２２を介して第１スリーブ２３が装着されている
。ワンウェイクラッチ２２は、第１スリーブ２３が第１
ギヤ２１に対して相対的に矢印Ａ方向に回転するとき、
第１ギヤ２１に同方向の回転力を伝達する。したがって
、第１ギヤ２１が第１スリーブ２３より速く矢印六方向
に回転するときには空回りする。

入力軸１４の中間部には、筒状のスペーサ２４が装着さ
れており、このスペーサ２４を間にして入力軸１４の支
持板１２側には、ワンウェイクラッチ２５を介して第２
ギヤ２６のスリーブ部が装着されている。ワンウェイク
ラッチ２５は、入力軸１４が第２ギヤ２６に対して相対
的に矢印六方向に回転するとき、第２ギヤ２６に同方向
の回転力を伝達する６したがって、第２ギヤ２６が入力
軸Ｉ４より速く矢印六方向に回転するときには空回りす
る。

第２ギヤ２６のスリーブ部の外周には、ワンウェイクラ
ッチ２７を介して第２スリーブ２８が装着されている。

ワンウェイクラッチ２７は、第２ギヤ２６が第２スリー
ブ２８に対して相対的に矢印六方向に回転するとき、第
２スリーブ２８に回転力を伝達する。

第１スリーブ２３、スペーサ２４及び第２スリーブ２８
の外周には、コイルバネ２９が装着されている。第１コ
イルバネ２９は、それらの両端部内周面が円筒状に切削
、研磨されて、第１スリーブ２３、第２スリーブ２８の
外周に密接されている。また、スペーサ２４の外周面と
の間には、ねじり応力のない状態において所定の隙間が
設けられている。第１コイルバネ２９は、第２スリーブ
２８が第１スリーブ２３に対して相対的に矢印六方向に
回転するとき、巻き締められてスペーサ２４に密着する
ようになっている。

出力軸１５は、支持板１２に取付けられたベアリング付
きの軸受３１に挿通され、回転自在に支持されている。

この出力軸１５の後端には、スプリングクラッチ３２を
介して分割軸３３が同軸的に接続されている。スプリン
グクラッチ３２は、出力軸１５が分割軸３３に対して相
対的に矢印Ｂ方向に回転するとき、出力軸１５の回転を
分割軸３３に伝達する。したがって、分割軸３３が出力
軸１５よりも速く矢印Ｂ方向に回転するときには空回り
するようになっている。分割軸３３は、支持板１１に取
付けられたベアリング付きの軸受３４に挿通され、回転
自在に支持されている。

出力軸１５の外周には、第３ギヤ３５のスリーブ部が圧
入等によって固着されている。第３ギヤ３５のスリーブ
部の外周には、ワンウェイクラッチ３６を介して第３ス
リーブ３７が装着されている。ワンウェイクラッチ３６
は、第３スリーブ３７が第３ギヤ３５に対して相対的に
矢印Ｂ方向に回転するとき、第３ギヤ３５に回転力を伝
達する。

出力軸１５と分割軸３３との連接部外層には、スペーサ
３８が装着されている。第３ギヤ３５との間にスペーサ
３８を介在させて、分割軸３３の外周には第４ギヤ３９
が同じく圧入等によって固着されている。第４ギヤ３９
のスリーブ部外周には、ワンウェイクラッチ４０を介し
て第４スリーブ４１が装着されている。ワンウェイクラ
ッチ４０は、第４ギヤ３９が第４スリーブ４１に対して
相対的に矢印Ｂ方向に回転するとき、第４スリーブ４１
に回転力を伝達する。

第３スリーブ３７、スペーサ３８及び第４スリーブ４１
の外周には、第２コイルバネ４２が装着されている。第
２コイルバネ４２は、それらの両端部内周面が円筒状に
切削、研磨されて、第３スリーブ３７、第４スリーブ４
１の外周に密接されている。また、スペーサ３８の外周
面との間には、ねじり応力のない状態において所定の隙
間が設けられている。第２コイルバネ４２は、第４スリ
ーブ４１が第３スリーブ３７に対して相対的に矢印Ｂ方
向に回転するとき、巻き締められてスペーサ３８に密着
するようになっている。

そして、入力軸１４に装着された第１ギヤ２１は、同入
力軸１４に装着された第２ギヤ２６よりも大きな径とさ
れ、歯数が多くされている。また、入力軸１４の第１ギ
ヤ２１に１分割軸３３に装着された第４ギヤ３９が歯合
しており、入力軸１４の第２ギヤ２６に、出力軸１５に
装着された第３ギヤ３５が歯合している。したがって、
出力軸１５の第３ギヤ３５は、分割軸３３の第４ギヤ３
９よりも大きな径とされ、歯数が多くされている。

次に、この変速回転装置の動作について説明する。

シンクロナスモータ１６が作動して駆動軸１７が矢印六
方向に回転すると、ワンウェイクラッチ１８がこの回転
力をカップリング１４ａに伝達し、入力軸１４が矢印六
方向に回転する。そして、ワンウェイクラッチ２０を介
して第１ギヤ２１が矢印Ａ方向に回転し、この第１ギヤ
２１に歯合している分割軸３３の第４ギヤ３９が矢印Ｂ
方向に回転する。この第４ギヤ３９と共に分割軸３３も
矢印Ｂ方向に回転する。

また、入力軸１４が矢印六方向に回転すると。

ワンウェイクラッチ２５を介して出力軸１５の第２ギヤ
２６が同方向に回転する。そして、この第２ギヤ２６に
歯合している第３ギヤ３５が矢印Ｂ方向に回転する。こ
の第３ギヤ３５と共に出力軸１５も矢印Ｂ方向に回転す
る。

ところで、入力軸１４の第１ギヤ２１は、第２ギヤ２６
よりも径が大きく、歯数が多くされているので、第１ギ
ヤ２１に歯合している分割軸３３の第４ギヤ３９は、第
２ギヤ２６に歯合している出力軸３５の第３ギヤ３５よ
りも速く回転する。

この結果、分割軸３３は出力軸１５よりも速く回転し、
分割軸３３と出力軸１５との間に回転差が生じることと
なる。しかし、スプリングクラッチ３２は°　分割軸３
３が出力軸１５よりも速く矢印Ｂ方向に回転するときに
は回転力を伝達しないので、このスプリングクラッチ３
２の滑りによって上記回転差が吸収され、回転が続行さ
れることとなる。

分割軸３３の第４ギヤ３９が矢印Ｂ方向に回転すると、
ワンウェイクラッチ４０を介して第４スリーブ４１が同
方向に回転する。一方、出力軸１５の第３ギヤ３５の外
周にワンウェイクラッチ３６を介して配置された第３ス
リーブ３７は、矢印Ｂ方向に回転するときワンウェイク
ラッチ３６によって第３ギヤ３５と噛み合うので、第３
ギヤ３５より速く回転することはできない。このため、
分割軸３３の第４ギヤ３９と共に回転する第４スリーブ
４１は、出力軸１５の第３ギヤ３５より速（回転できな
い第３スリーブ３７よりも速（回転することとなり、第
２コイルバネ４２に巻き締め作用が働く。

こうしてか巻き締められると、第２コイルバネ４２はス
ペーサ３８の外周に密着し、歪エネルギーが蓄積される
。そして、ある一定以上の歪エネルギーが蓄積されると
、第３スリーブ３７、ワンウェイクラッチ３６を介して
第３ギヤ３５がより速い速度で矢印Ｂ方向に回転し、上
記の歪エネルギーが放出される。この結果、第３ギヤ３
５と一体に回転する出力軸１５の矢印Ｂ方向への回転が
増速される。しかし、第２コイルバネ４２の歪エネルギ
ーが放出された後、出力軸１５の回転は再び減速される
。

第３ギヤ３５の回転が速くなると、これと歯合する入力
軸１４の第２ギヤ２６の回転も速くなる。第２ギヤ２６
が入力軸１４よりも速く矢印六方向に回転するとき、ワ
ンウェイクラッチ２５は空回りし、その回転力を入力軸
１４に伝達しない、しかし、第２ギヤ２６は、ワンウェ
イクラッチ２７を介して第２スリーブ２８に回転力を伝
達し、第２スリーブ２８はより速く回転することとなる
。これに対して第１スリーブ２３は、ワンウェイクラッ
チ２２を介して第１ギヤ２１に噛み合っているので、第
１ギヤ２１より速く回転することができない。このため
、第２スリーブ２８は、第１スリーブ２３よりも速く回
転することとなり、第１コイルバネ２９に巻き締め作用
が働く。

こうして第１コイルバネ２９が巻き締められると、スペ
ーサ２４の外周に密着し、歪エネルギーが蓄積される。

そして、ある−窓以上の歪エネルギーが蓄積されると、
第１スリーブ２３．ワンウェイクラッチ２２を介して第
１ギヤ２１がより速い速度で矢印六方向に回転し、上記
第１コイルバネ２９の歪エネルギーが放出される。この
とき、ワンウェイクラッチ２０は、入力軸１４に対して
第１ギヤ２１を空回りさせる。このため、入力軸１４か
らの回転力が第１ギヤ２１に一時的に伝達されなくなる
が、上記第１コイルバネ２９の歪エネルギーが放出され
た後、第１ギヤ２１の回転が減速されて入力軸１４の回
転速度まで低下するので、入力軸１４から第１ギヤ２１
への回転力の伝達が再び開始される。

そして、第１ギヤ２１は、分割軸３３の第４ギヤ３９を
図中矢印Ｂ方向に回転させるので、前記と同様にして第
２コイルバネ４２が再び巻き締められる。このように、
第２コイルバネ４２の巻き締めとその歪エネルギーの放
出→第１コイルバネ２９の巻き締めとその歪エネルギー
の放出が交互に繰り返され、それによって出力軸１５は
回転の増速と減速とを周期的に繰り返す、したがって、
一定速度で回転するモータ１６の駆動軸１７から、一定
周期で増速と減速を繰り返す変動した回転運動を得るこ
とができる。出力軸１５の回転速度をロータリーエンコ
ーダで測定した実験によれば、上記の増速と減速は、極
めて一定した周期で、しかも一定した速度差でなされる
ことがわかった。

なお、上記実施例において、モータ１６の駆動軸１７と
出力軸１４とは、ワンウェイクラッチ１８を介さずに直
接接続されていてもよい。あるいは、第１ギヤ２１と入
力軸１４とをワンウェイクラッチ２０を介さずに直接接
続し、モータ１６の駆動軸１７と出力軸１４とをワンウ
ェイクラッチ１８を介して接続した構造であってもよい
。

また、上記実施例では、入力軸１４の第１ギヤ２１と分
割軸３４の第４ギヤ３９とが直接歯合しており、入力軸
１４の第２ギヤ２６と出力軸３５の第３ギヤ３５とが直
接歯合しているが、これらのギヤが中間にアイドルギヤ
等を介して連動するように構成してもよ（、あるいはこ
れらのギヤがタイミングベルト等を介して連動するよう
に構成してもよい、更に、これらのギヤの代りにスプロ
ケットを用い、チェーンで運動するように構成すること
も可能である。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、一定速度で回転
するモータの駆動軸から、一定周期で増速と減速を繰り
返す変動した回転運動を得ることができる。この変速回
転装置は、例えば運動を変速して行なわせるためのカム
機構の代りに用いたり、ベルトコンベアなどの送りを変
速させて行なわせたりする駆動機構に用いるなど、各種
の変速運動機構に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による変速回転装置の〜実施例を示す正
面断面図、第２図は同装置の左側面図である。 図中、１６はモータ、１７は駆動軸、１８はワンウェイ
クラッチ、１４は入力軸、２０はワンエイクラッチ、２
１は第１ギヤ、２５はワンウェイクラッチ、２６は第２
ギヤ、３５は第３ギヤ、１５は出力軸、３２はワンウェ
イクラッチ、３９は第４ギヤ、３３は分割軸、２２はワ
ンウェイクラッチ、２３は第１スリーブ、２７はワンウ
ェイクラッチ、２８は第２スリーブ、２９は第１コイル
バネ、３６はワンウェイクラッチ、３７は第３スリーブ
、４０はワンウェイクラッチ、４１は第４スリーブ、４
２は第２コイルバネである。 特許出願人　　　加　藤　文　男 同代理人　　　弁理士　松井　茂 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 モータ（１６）の駆動軸（１７）から回転力を伝達され
   るように直接又はワンウェイクラッチ（１８）を介して
   接続された入力軸（１４）と、 この入力軸（１４）から回転力を伝達されるように前記
   入力軸（１４）に直接又はワンェイクラッチ（２０）を
   介して装着された第１ギヤ（２１）と、 前記入力軸（１４）から回転力を伝達されるように前記
   入力軸（１４）にワンウェイクラッチ（２５）を介して
   装着された第２ギヤ（２６）と、 前記入力軸（１４）と平行に配置され、前記第２ギヤ（
   ２６）に連動する第３ギヤ（３５）が装着された出力軸
   （１５）と、 この出力軸（１５）にワンウェイクラッチ（３２）を介
   して同軸的に接続され、前記第１ギヤ（２１）に連動す
   る第４ギヤ（３９）が装着された分割軸（３３）と、前
   記第１ギヤ（２１）に、前記入力軸（１４）の回転方向
   において外側から内側へ回転力を伝達するワンウェイク
   ラッチ（２２）を介して装着された第１スリーブ（２３
   ）と、 前記第２ギヤ（２６）に、前記入力軸（１４）の回転方
   向において内側から外側に回転力を伝達するワンウェイ
   クラッチ（２７）を介して装着された第２スリーブ（２
   ８）と、 前記第１スリーブ（２３）と前記第２スリーブ（２８）
   との間に装着された第１コイルバネ（２９）と、前記第
   ３ギヤ（３５）に、前記出力軸（１５）の回転方向にお
   いて外側から内側に回転力を伝達するワンウェイクラッ
   チ（３６）を介して装着された第３スリーブ（３７）と
   、 前記第４ギヤ（３９）に、前記分割軸（３３）の回転方
   向において内側から外側に回転力を伝達するワンウェイ
   クラッチ（４０）を介して装着された第４スリーブ（４
   １）と、 前記第３スリーブ（３７）と前記第４スリーブ（４１）
   との間に装着された第２コイルバネ（４２）とを備え、 前記第１ギヤ（２１）は、前記第２ギヤ（２６）よりギ
   ヤ径が大きく、歯数が多くされており、前記第３ギヤ（
   ３５）は、前記第４ギヤ（３９）よりギヤ径が大きく、
   歯数が多くされており、 前記駆動軸（１７）の回転により連動する前記第３ギヤ
   （３５）と前記第４ギヤ（３９）との回転差によって前
   記第２コイルバネ（４２）に巻き締め力が発生し、 このバネ歪が放出されたとき、前記第１ギヤ（２１）と
   前記第２ギヤ（２６）との回転差が生じて前記第１コイ
   ルバネ（２９）に巻き締め力が発生し、このバネ歪が放
   出されたとき前記第２コイルバネ（４２）に再び巻き締
   め力が発生するように構成されたことを特徴とする変速
   回転装置。