JPH0560148A - クラツチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 原動軸１０に軸方向にのみ移動可能にクラッ
チ体３１を設け、このクラッチ体３１に、スピンドル軸
７の従動軸側クラッチ歯８と噛合う原動軸側クラッチ歯
３３を形成し、クラッチ体３１を原動軸１０との間に介
装された逃がしバネ３７で前方に付勢し、原動軸１０と
ブレーキ付モータＭとを４つのヘリカルギヤ１２，１
３，１４，１５を介して連結し、軸方向移動自在とした
支持軸１７に中間ギヤ１６を回動自在に取付け、この支
持軸１７を、クラッチ体３１を軸方向移動させる両ロッ
ド型シリンダ４３の後ピストンロッド４３ｂで軸方向に
移動させるようにした。 【効果】 スピンドル軸の従動軸側クラッチ歯に向って
移動する原動軸側クラッチ歯を円周方向に移動させ、両
クラッチ歯どうしの歯先が対向した場合でも、クラッチ
歯の噛合いを確実に行ない得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原動軸の回転力を従動
軸に伝達するクラッチであって、クラッチ歯を軸方向に
移動させて相互のクラッチ歯を係脱自由にしたクラッチ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原動軸から従動軸の負荷側に回転力を伝
達するためにクラッチ等を介在させて目的の装置を駆動
回転する方法は一般的に行なわれている。例えば工作機
のタレット装置においてスピンドルに回転を伝達するク
ラッチはタレットを所定角度割出回転させるとき原動軸
側とスピンドル側との連結を切放す必要が生じてくるの
で、その時にクラッチを作動させて原動軸側クラッチ歯
とスピンドル側クラッチ歯の噛合を外している。このた
め機台を再運転するときは、駆動モータの回転をスピン
ドルに伝達する原動軸側の前記クラッチをスピンドル側
方向に移動させてスピンドル側のクラッチ歯と噛合さ
せ、スピンドルに回転を伝達するようにしている。

【０００３】このクラッチ装置の噛合時において、切放
されている原動軸側のクラッチをスピンドルのクラッチ
歯に押し付けたときに両方のクラッチ先端の歯と歯が当
り噛合ずスピンドルと原動軸との連結ができないときが
あるので、この場合には一旦クラッチを元に戻して駆動
モータをインチングさせて、原動軸側クラッチ歯の位置
を変えて相手スピンドル側のクラッチ歯に合わせるよう
にしていた。

【０００４】また、クラッチ歯の噛合い不良を無くして
スピンドルと駆動軸との連結を確実にするため駆動モー
タを所定位置で停止するように制御装置を備えスピンド
ル側のクラッチ歯がこの停止時の状態を保ったままタレ
ット割出を行なった後、クラッチを作動させ両方のクラ
ッチ歯を噛合させていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術におい
て前者では、作業者がインチング運転しやり直しをして
いるが、時にはうまくいかず何回も噛合不良が続くとい
う欠点があった。更に駆動モータを何回もインチング起
動を繰返すので電気接点の焼損が発生していた。又後者
のように両方のクラッチ歯の位相がずれないようにして
所定位置で対応させ噛合させるよう制御させる方法は制
御自体が複雑な構造となり、高価になる問題が生じてい
た。そこで本発明は作動する駆動軸側のクラッチ歯が噛
合側方向に１回のクラッチ作動で従動側クラッチ歯と噛
合を完了させることを目的とし、しかも簡単な構造によ
って安価なクラッチ装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記問題を解決するた
め、本発明では、モータにギヤ列を介して連繋される原
動軸先端の原動軸側クラッチ歯と、従動軸後端の従動軸
側クラッチ歯とを、従動軸と駆動軸の軸芯を一致させた
状態で係脱するようにしたクラッチ装置において、前記
両クラッチ歯のうち一方を対応した軸に軸方向のみ移動
自在に装着すると共に、このクラッチ歯を噛合方向へ付
勢する逃がしバネを設け、一方前記ギヤ列内に、互いに
噛合う一対のヘリカルギヤを介在させ、クラッチ噛合せ
時にこのヘリカルギヤのギヤ列上流に位置するヘリカル
ギヤの回転を阻止する手段を設け、かつ何れか一方のヘ
リカルギヤを軸方向に往復動可能に支持すると共に、こ
のヘリカルギヤの軸方向移動装置を設けて成ることを特
徴とする。

【０００７】

【作用】原動軸と従動軸の軸芯を一致させた状態で原動
軸、従動軸側クラッチ歯のうち一方を他方に向けて軸方
向移動させて、両クラッチ歯を噛合せる。その途中の所
定タイミングでギヤ列上流のヘリカルギヤの回転を止め
た状態で軸方向移動装置を作用させて一方のヘリカルギ
ヤを軸方向移動させる。ヘリカルギヤの歯のねじれ角に
より、ギヤ列下流のヘリカルギヤが回転し、原動軸を介
して原動軸側クラッチ歯を僅かに回転させる。両クラッ
チ歯の歯先どうしが対向している場合には、クラッチ歯
の噛合い途中で歯先が当接し、原動軸側クラッチ歯が逃
がしバネを圧縮するが、この時に前記ヘリカルギヤによ
る回転が加えられ、原動軸側クラッチ歯は、この回転に
よって従動軸側クラッチ歯に対して円周方向に歯先の位
相をずらして対向状態を解除し、その後クラッチ歯どう
しの噛合を完了する。

【０００８】

【実施例】以下本発明のクラッチ装置１をタレット装置
２に利用したものについて詳説する。タレット装置２の
タレットヘッド３は、サドル４の斜面部４ａに割出回転
自在に装着してあり、割出モータ５により所定角度回転
される。また、このタレットヘッド３には、複数のスピ
ンドルケース６が取付けられ、各スピンドルケース６に
従動軸として例示するスピンドル軸７が回動自在に支持
されている。このスピンドル軸７の後端部は、円周方向
に等ピッチＰで外歯スプライン９が設けられ従動軸側ク
ラッチ歯８となっている。この従動軸側クラッチ歯８の
歯先には、図５に示すように円周方向の端面８ａと、こ
の端面８ａに連続した傾斜面８ｂとが形成されている。

【０００９】前記サドル４には、スピンドル軸７の１つ
が所定の割出位置（例えば図１で水平状態の位置）に割
出されたとき、このスピンドル軸７と同軸上に原動軸１
０がアンギュラ軸受１１，１１により回動自在に支持さ
れている。この原動軸１０は２対の互いに噛合うヘリカ
ルギヤ１２，１３及び１４，１５から成るギヤ列１９を
介してブレーキ付モータＭに連結されている（図４に示
す）。このブレーキ付モータ４は、２対の互いに噛合う
ヘリカルギヤ１２，１３及び１４，１５のうちの後者の
ヘリカルギヤ対の、ギヤ列上流に位置するヘリカルギヤ
１５の回転をクラッチの噛合せ時に阻止する手段を構成
している。これらのヘリカルギヤ１２，１３，１４，１
５のうちギヤ１３，１４は一体に形成された中間ギヤ１
６を成し、この中間ギヤ１６は支持軸１７にアンギュラ
軸受１８，１８を介して回動可能に支持されている。支
持軸１７の前後部は、サドル４に穿設された前後の摺動
孔２０，２１に嵌装され、支持軸１７前部は摺動孔２０
にキー２２連結され、支持軸１７は軸方向にのみ往復動
可能とされている。また支持軸１７の後端面に穿設した
取付孔２５とサドル４の間にバネ２６が介装され、支持
軸１７は前方に付勢され、前記軸受１８を支持軸１７に
取付けるためのベアリング受部２７がサドル４と当接
し、通常使用時に、ヘリカルギヤ１２，１３，１４，１
５は完全に噛合った状態（図４に実線で示す）に保たれ
ている。そしてブレーキ付モータＭによりヘリカルギヤ
１５の回転を阻止した状態で中間ギヤ１６が図４で実線
で示す位置から想像線で示す位置まで所定量後退移動す
ると、固定のヘリカルギヤ１５の歯に沿ってヘリカルギ
ヤ１４の歯が案内され、ねじれ角によってヘリカルギヤ
１４が回転し、これにより原動軸１０と一体のヘリカル
ギヤ１２が回転し、後述の原動軸側クラッチ歯３３は１
ピッチ（これらに限られるものでない）円周方向に位相
をずらすように各ヘリカルギヤ１２〜１５のねじれ角が
設定されている。

【００１０】次に、図２において、前記原動軸１０の先
端部外周には、前記従動軸側クラッチ歯８と同等のピッ
チＰで外歯スプライン１０ａが設けられ、この外歯スプ
ライン１０ａに円筒状のクラッチ体３１内面に形成した
内歯スプライン３２がスプライン嵌合され、クラッチ体
３１は原動軸１０に軸方向にのみ摺動可能に装着されて
いる。このクラッチ体３１の内歯スプライン３２先端部
は、前記従動軸側クラッチ歯８と同様にして歯先が端面
３３ａと傾斜面３３ｂとからなる原動軸側クラッチ歯３
３と成し、この原動軸側クラッチ歯３３と従動軸側クラ
ッチ面８とは互いに噛合うようになっている（図６に示
す）。

【００１１】前記クラッチ体３１の後端のベアリングナ
ット５９との間にバネ３５が介装され、クラッチ体３１
が前方に付勢されクラッチ体３１の原動軸側クラッチ歯
３３は軸方向前方に付勢されている。このバネ３５は原
動軸側クラッチ歯３３と従動軸側クラッチ歯８と噛合状
態を保持するためのものである。またクラッチ体３１の
外周には、軸方向にのみ摺動可能にクラッチシフタ３６
がキー３４を介して装着され、このクラッチシフタ３６
とクラッチ体３１との間には逃がしバネ３７が介装され
クラッチ体３１はクラッチシフタ３６に対して前方に付
勢され、クラッチ体３１後部に螺着されたストッパ３８
がクラッチシフタ３６に当接した状態を保っている。ク
ラッチシフタ３６の外周には、案内溝３６ａが形成さ
れ、この案内溝３６ａには、揺動バー４０の上端部に回
動自在に支持されたカムフォロア４１が係合されている
（図３に示す）。この揺動バー４０の中間部はサドル４
にピン４２連結され、下端部は軸方向移動装置として例
示する両ロッド型のシリンダ４３の前ピストンロッド４
３ａ先端に枢着されている。従ってシリンダ４３の作用
により、揺動バー４０はピン４２を中心に揺動し、クラ
ッチシフタ３６及びこのクラッチシフタ３６と逃がしバ
ネ３７を介して一体状態を保っているクラッチ体３１は
軸方向に移動する。

【００１２】前記両ロッド型のシリンダ４３の後ピスト
ンロッド４３ｂは、前記支持軸１７と同軸上に設定され
ており、前記したようにシリンダ４３の作用で前ピスト
ンロッド４３ａを没入させ、クラッチ体４１が前方に移
動する途中で、後ピストンロッド４３ｂが支持軸１７後
端面を押し、支持軸１７とともに中間ギヤ１６を軸方向
に後退移動させるようになっている。本実施例では、ク
ラッチ体３１が軸方向前方に移動していく途中で、原動
軸側クラッチ歯３３の端面３３ａが従動軸側クラッチ歯
８の端面８ａと軸方向と直交する同一面内に位置したと
き、シリンダ４３の後ピストンロッド４３ｂが支持軸１
７を押し始めるように後ピストンロッド４３ｂと支持軸
１７の間隔が設定されている。また、前記スピンドル軸
７は、スピンドルケース６内で複数のギヤ等の伝達機構
を介して工具に連結されているので極めて大きな慣性を
有しており、後述の作用で説明するように、原動軸側ク
ラッチ歯３３の端面３３ａが従動軸側クラッチ歯８の端
面８ａに圧接した状態で原動軸側クラッチ歯３３が回転
しても、スピンドル軸７は原動軸１０の回転と共につれ
回りすることはないようになっている。

【００１３】次に、以上のように構成されたクラッチ装
置１の作用について説明する。原動軸側、従動軸側クラ
ッチ歯３３，８の噛合いが外れた状態でタレットヘッド
３が割出され、スピンドル軸７の１つが割出装置に位置
される。このとき、ブレーキ付モータＭはブレーキ状態
でありモータ軸は回転不能としてある。そして、この時
に図６に示すようにクラッチ体３１の原動軸側クラッチ
歯３３と従動軸側クラッチ歯８との歯先が対向状態であ
る場合、先ず、シリンダ４３を作用させ前ピストンロッ
ド４３ａを没入し揺動バー４０を揺動させると、カムフ
ォロア４１が案内溝３６ａを引掛けてクラッチ体３１は
原動軸１０上を前方に移動し始める。そしてこの前進に
より原動軸側クラッチ歯３３の端面３３ａが従動軸側ク
ラッチ歯８の端面８ａに当接すると、クラッチ体３１は
前進移動を止める。しかし、前ピストンロッド４３ａは
引続き没入するのでクラッチシフタ３６は逃がしバネ３
７を圧縮しつつ前進し、このばね力により、両端面３３
ａ，８ａは圧接状態となる。また、この両端面３３ａ，
８ａの当接時に、シリンダ４３において突出をつづける
後ピストンロッド４３ｂが支持軸１７の後端面を押し始
め、支持軸１７と一体の中間ギヤ１６は軸方向に後退移
動する。この移動によりブレーキ付モータＭで回転を阻
止されたヘリカルギヤ１５の歯に沿ってヘリカルギヤ１
４の歯が案内され、ヘリカルギヤ１４，１５のねじれ角
によって、ヘリカルギヤ１４が僅かに回転する。この回
転はヘリカルギヤ１３を介して原動軸１０と一体にヘリ
カルギヤ１２に、図４に示すように左まわりの回転力と
して伝わり、原動軸１０と一体回転するクラッチ体３１
は円周方向に移動し始め、原動軸側クラッチ歯３３の端
面３３ａは、従動軸側クラッチ歯８の端面８ａに圧接し
ながら摺動移動する。その後、両端面３３ａ，８ａの係
合が外れるとクラッチ体３１は前記回転を行ないつつ前
進し、傾斜面３３ｂが傾斜面８ｂに沿って移動し、傾斜
面３３ｂ，８ｂの係合が外れた時、図６に示すように原
動軸側クラッチ歯３３は従動軸側クラッチ歯８間に嵌り
込んだ状態（図５に示す）となって噛合いを完了し、原
動軸側、従動軸側クラッチ歯３３，８は、一体に連れ回
りをし、原動軸側クラッチ３３が最初にいた位置より１
ピッチ分円周方向にずれた位置で停止し、原動軸１０と
スピンドル軸７は連結される。尚、両クラッチ歯３３，
８の端面３３ａ，８ａが対向しない場合には、傾斜面３
３ｂ，８ｂが係合した後に両クラッチ歯３３，８が噛合
うが、あるいは直接両クラッチ歯３３，８が噛合うこと
になるが、この場合でもクラッチ歯３３，８の端面３３
ａ，８ａが軸直角方向の同一面内に位置した時から前記
ヘリカルギヤ１４，１５による回転が与えられ、両クラ
ッチ歯３３，８の噛合い途中で原動軸側クラッチ歯３３
は、従動軸側クラッチ歯８を引掛けて連れ回りをしなが
ら前進移動し、両クラッチ歯３３，８どうしの噛合いを
完了する。尚、傾斜面３３ｂと傾斜面８ｂの係合が外れ
て、原動軸側クラッチ歯３３の平行部が従動軸側クラッ
チ歯８間の谷部へ僅かに臨んだタイミングを、揺動レバ
ー４０の揺動位置から図示しないリミットスイッチ等で
検出し、その時点でブレーキ付モータＭのブレーキを解
除することにより、ブレーキ付モータＭか、従動側クラ
ッチ歯８の何れか貫性の小さい側（この実施例ではブレ
ーキ付モータＭ）をヘリカルギヤのねじれ角により回転
するようにしてあってもよい。

【００１４】以上のように本実施例のクラッチ装置１で
は、原動軸側クラッチ歯３３を設けたクラッチ体３１を
逃がしバネ３７によりスピンドル軸７に向って付勢し、
原動軸１０とブレーキ付モータＭとを複数のヘリカルギ
ヤ１２，１３，１４，１５を介して連結し、ヘリカルギ
ヤ１２，１３，１４，１５のうち一体に形成された中間
ギヤ１６を軸方向に往復動可能な支持軸１７に一体的に
取付け、この支持軸１７を、クラッチ体３１を軸方向移
動させる両ロッド型のシリンダ４３の後ピストンロッド
４３ｂで軸方向に付勢するようにしたので、クラッチ体
３１に前進移動の途中で円周方向移動させることがで
き、原動軸、従動軸側クラッチ歯３３，８の歯先が互い
に対向し、両クラッチ歯３３，８どうしが噛合不能な場
合でも確実に両クラッチ歯３３，８の噛合を完了するこ
とができる。尚、本実施例ではギヤ列１９を全てヘリカ
ルギヤとしたが、ヘリカルギヤ１２，１３の組は平歯車
であってもよい。

【００１５】次に、図７，図８において他の実施例につ
いて説明する。このクラッチ装置は、タレットヘッドが
サドルに対して近接離反し、スピンドル軸７と、前記実
施例と同様のギヤ列を介してモータと連結された原動軸
１０とが軸芯を一致させた状態でスピンドル軸７が原動
軸１０に向って移動するように構成されており、円筒状
のクラッチ体３６内周上下に穿設されたキー溝１００に
原動軸の先端に固着したストッパ１０１が嵌り込み、ク
ラッチ体３６は原動軸に対して軸方向にのみ移動可能と
されている。スピンドル軸７の移動の途中で、両クラッ
チ歯８，３３の歯先どうしが近接すると、タレットヘッ
ドに突設した押しピン（図示せず）が支持軸の後端を押
し、原動軸１０に回転力を与え、両クラッチ歯８，３３
の歯先どうしが対向し当接した場合には、クラッチ体３
６は逃がしバネ３７の付勢力に抗して後退し、両クラッ
チ歯８，３３の歯先どうしが圧接した状態で原動軸側ク
ラッチ歯３３は、円周方向に位相をずらし、その後クラ
ッチ歯８，３３どうしの噛合を完了する。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明のクラッチ装置で
は、原動軸、従動軸側クラッチ歯のうち一方を対応した
軸に軸方向にのみ移動自在に装着すると共に、このクラ
ッチ体を噛合方向へ付勢する逃がしバネを設け、原動軸
とモータとのギヤ列内に互いに噛合う一対のヘリカルギ
ヤを介在し、クラッチ噛合せ時に、このヘリカルギヤの
ギヤ列上流に位置するヘリカルギヤの回転を阻止する手
段を設け、かつ何れか一方のヘリカルギヤを軸方向に移
動可能に支持すると共に、このヘリカルギヤの軸方向移
動駆動装置を設けたので、両クラッチ歯が対向して噛合
不可能な位置であってもクラッチ歯どうしが相対的に接
近する途中で原動軸に一体的に取付けられたクラッチ歯
を回転させ、円周方向に位相をずらしてクラッチ歯どう
しの対向状態を外すことができ、クラッチ１回のストロ
ークで確実に噛合動作を完了することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクラッチ装置を備えたタレット装置の
側断面図である。

【図２】クラッチ装置の要部断面図である。

【図３】図２のIII視図である。

【図４】ヘリカルギヤの歯方向を示す図である。

【図５】作用説明図である。

【図６】作用説明図である。

【図７】他の実施例の説明図である。

【図８】図７のVIII視図である。

【符号の説明】

１ クラッチ装置、 １２，１３，１４，１５ ヘリカ
ルギヤ、７ スピンドル軸、 ３７ 逃がしバネ、
８，３３ クラッチ歯、４３ 両ロッド型のシリンダ、
１０ 原動軸、 Ｍ ブレーキ付モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータにギヤ列を介して連繋される原動
   軸先端の原動軸側クラッチ歯と、従動軸後端の従動軸側
   クラッチ歯とを、従動軸と駆動軸の軸芯を一致させた状
   態で係脱するようにしたクラッチ装置において、前記両
   クラッチ歯のうち一方を対応した軸に軸方向のみ移動自
   在に装着すると共に、このクラッチ歯を噛合方向へ付勢
   する逃がしバネを設け、一方前記ギヤ列内に、互いに噛
   合う一対のヘリカルギヤを介在させ、クラッチ噛合せ時
   にこのヘリカルギヤのギヤ列上流に位置するヘリカルギ
   ヤの回転を阻止する手段を設け、かつ何れか一方のヘリ
   カルギヤを軸方向に往復動可能に支持すると共に、この
   ヘリカルギヤの軸方向移動装置を設けて成るクラッチ装
   置。