JPH062073Y2 - ラック・ピニオン伝動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、モーターの回転駆動力をラック・ピニオン
機構を介して一対の被駆動体へバックラッシを無くしな
がら伝達し、一対の被駆動体を互いに反対方向へ対称的
に直線移動させて、両被駆動体間の距離を正確に調節す
る機能を持ったラック・ピニオン伝動装置に関し、例え
ば、２個或いは３個の線状のレーザー光源から互いに平
行な２本或いは３本のレーザー光を出射して被対象物面
上に互いに平行な２本或いは３本の線状光像による標示
を行なう光マーキング装置における、レーザー光間の間
隔調節機構などとして利用されるものである。

〔従来の技術〕

例えば、自動車用タイヤを製造する場合、所定幅の板状
ゴムを円柱物に輪状に巻き付け、その上に別の種類の板
状ゴムを巻き付けて貼り合わせ、さらに、その上に何種
類もの板状ゴムを順次積層して貼り合わせることによ
り、接地部分となるタイヤの輪状部分が形作られる。こ
の製作工程において、様々な幅の何種類もの板状ゴムを
整合させて積層するのに、従来は、１個の線状レーザー
光源の左右両側に対称的に、それぞれの板状ゴムの幅に
対応した間隔で複数組の線状レーザー光源を配置してお
き、輪状に巻かれた板状ゴム上に平行な何本ものレーザ
ー光によるマーキングを行ない、それらのうちの中央標
線を基準として位置合せし、それぞれの板状ゴムの左右
両辺をその幅に対応する一組の左右標線に合わせなが
ら、順次積層して貼り付けてゆくようにしていた。しか
しながら、このような方式では、レーザーを何台も並べ
なければならず、また、それぞれの板状ゴムの幅にそれ
程差が無いようなときには、レーザーを一列に並べるこ
とができず、前後に位置をずらせてレーザーを配置する
必要があり、また、同時に何本もの光による標線が板状
ゴム上に描き出されるため、作業がしずらいといったよ
うな問題点があった。このような事情から、左右両側の
レーザーを中央のレーザーに対し対称的に直線移動でき
るようにしておいて、各板状ゴムの幅に応じて左右のレ
ーザーを対称的に直線移動させ、左右の標線の間隔を変
化させるようにすることが検討されている。

一対の被駆動体、例えばレーザー光を利用した光マーキ
ング装置の一組のレーザーを、互いに反対方向へ対称的
に直線移動させる機構としては、例えば中央位置を境に
して互いに逆ねじが螺刻されたボールねじ軸の各ねじ部
にそれぞれ被駆動体を、ナットを介しかつガイド軸とス
ライド軸受等の回り止め手段を施して係合させ、正逆回
転可能なモーターによりねじ軸を回転させて両被駆動体
を直線移動させるボールねじ式や、１個のピニオンを挾
んでその両側に互いに平行に一対のラックを配設し、正
逆回転可能なモーターによりピニオンを回転させて両ラ
ックを互いに反対方向へ直線移動させ、各ラックに取り
付けられた被駆動体をそれぞれ直線移動させるラック・
ピニオン式などが考えられる。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、ボールねじ式の伝動装置では、逆ねじを
螺刻したねじ軸や回り止め手段、モーターの回転軸の回
転力をねじ軸に伝達するための機構、さらには正確な位
置決めを行なうためのサーボ機構などを必要とし、構成
が比較的複雑で、大型化し、また、被駆動体の移動速度
が余り速くないといった問題点がある。一方、ラック・
ピニオン式の伝動装置では、ピニオンをモーターの回転
軸に取着し、そのピニオンに一対のラックをそれぞれ係
合させるだけでよく、機構が極めて簡単になるが、バッ
クラッシが問題となって、正確な位置に被駆動体を停止
させることが難しい。また、バックラッシを無くすため
に、ばね力により各ラックをピニオンにそれぞれ両側か
ら押し付けるようにしたときは、モーターの回転軸に偏
荷重がかかってしまい、モーター軸の滑らかな回転が損
なわれて位置決め精度が悪くなり、またモーターに過度
の負荷がかかる、といった問題点がある。

この考案は、以上のような種々の問題点を解消するため
になされたものであり、ラック・ピニオン機構を用いた
伝動方式において、バックラッシを無くして被駆動体の
正確な位置決め停止を実現することができるとともに、
モーターの回転軸に偏荷重がかかるようなことも無くし
てモーターの運転状態に悪影響を及ぼすようなこともな
い伝動装置を提供することを技術的課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

この考案は、上記課題を達成するための手段として、１
個のピニオンを挾んでその両側に互いに平行に一対のラ
ックを配設するようにしたラック・ピニオン機構を用い
た伝動装置において、一対のラックをそれぞれ筒状ガイ
ドに嵌挿し、その一対の筒状ガイドを互いに接近及び離
間する方向において遊動状態に支持しておき、かつ一対
の筒状ガイド間に弾発手段を架設して、両筒状ガイドを
介して各ラックの歯面をそれぞれピニオンの歯面に押し
付けるようにしたことを要旨とする。すなわち、この考
案に係るラック・ピニオン伝動装置は、それぞれ筒状を
なし、その筒状体の長さ方向の中央部に筒内外を貫通す
る欠切孔が形成され、その欠切孔同士を互いに対向させ
て平行に配設される一対の筒状ガイドと、この一対の筒
状ガイドを、互いに接近及び離間する方向において移動
自在に、かつその移動方向を含む平面と直交する方向に
おける移動を規制して支持する支持部材と、この支持部
材を固定して保持する台板と、前記各筒状ガイドに、そ
の各筒状ガイドの開口端面から互いに反対方向へ突き出
すように、かつ長さ方向に螺刻された歯同士を互いに対
向させてそれぞれ嵌挿され、各筒状ガイドに摺動自在に
保持された一対のラックと、前記両筒状ガイド間の、前
記欠切孔の位置に配設され、前記両ラックに対してそれ
ぞれ交差し、筒状ガイドの欠切孔を通して露呈した部分
において両ラックと同時に噛み合うピニオンと、このピ
ニオンを挾んでその両側位置において前記一対の筒状ガ
イド間にそれぞれ架設され、両筒状ガイドを介して前記
ラックの歯面をそれぞれピニオンの歯面に押し付ける方
向へ付勢する均等な一対の弾発手段と、前記台板に固着
され、回転軸が前記ピニオンに連結されて、そのピニオ
ンを正逆回転可能に回動させ、ピニオンを介して前記両
ラックを互いに反対方向へ同一距離だけそれぞれ直線的
に移動させるモーターとから構成されている。

〔作用〕

上記構成のラック・ピニオン伝動装置においては、台板
に固着されたモーターが駆動すると、その回転軸に連結
されたピニオンが回転駆動させられ、そのピニオンを挾
んでその両側に互いに平行に配設され筒状ガイドの欠切
孔を通して露呈した部分においてピニオンと同時に噛み
合っている一対のラックが、筒状ガイド内を摺動して互
いに反対方向へ同一距離だけそれぞれ直線的に移動させ
られる。そして、モーターを所定量だけ正転及び逆転さ
せることにより、各ラックにそれぞれ取着される一対の
被駆動体間の距離が調節される。

この場合、一対のラックが嵌挿されている一対の筒状ガ
イドは、一対の弾発手段によって互いに接近する方向へ
付勢されており、それら両筒状ガイドを介して各ラック
の歯面がそれぞれピニオンの歯面に弾発的に押し付けら
れているので、バックラッシが無くなる。また、一対の
筒状ガイドは、互いに接近及び離間する方向において移
動自在に支持部材に支持されており、かつ、その一対の
筒状ガイド間に一対の弾発手段がピニオンの両側位置に
おいて架設され、一対の筒状ガイドがピニオンを挾んで
左右均等な力で互いに接近する方向へ付勢されているの
で、ピニオンを介してモーターの回転軸に偏荷重がかか
るようなことがない。一方、一対の筒状ガイドは、その
移動方向を含む平面と直交する方向においては移動が規
制されているので、筒状ガイドが揺動したりすることが
防止される。

〔実施例〕

以下、この考案の好適な実施例について図面を参照しな
がら説明する。

図はこの考案の１実施例を示し、第１図は、ラック・ピ
ニオン伝動装置の、一部を省略して表わした斜視図、第
２図は、そのラック・ピニオン伝動装置の平面図、第３
図は第２図のIII−III縦断面図である。

このラック・ピニオン伝動装置において、一対のラック
10、12は、それぞれ円筒状の筒状ガイド14、16に嵌挿さ
れ、軸線方向に摺動自在に保持されている。筒状ガイド
14、16は、その軸線方向の中央部に、筒内外を貫通する
欠切孔18、20が形成されている。また、各筒状ガイド14、
16の一端側は、その筒外面の一部がそれぞれ平面状に切
除され、その切除平面部22、24と円筒面との境が段差26、
28となっている。そして、一対の筒状ガイド14、16は、
欠切孔18、20同士を互いに対向させて平行になるよう、
支持部材30に支持されている。

支持部材30は、矩形状の金属板の両側を垂直に折曲し、
その各垂直折曲部にそれぞれ、筒状ガイド14、16の外径
寸法より少し小さい幅の保持溝32と筒状ガイド14、16の
外径寸法より僅かに大きい幅の保持溝34とが左右対称的
に、筒状ガイド14、16の軸線同士を結ぶ方向に形成され
ている。この支持部材30のそれぞれ一方側の保持溝32に
各筒状ガイド14、16の一端側の切除平面部22、24を係合さ
せ、各筒状ガイド14、16の他端側をそれぞれ他方側の保
持溝34に係合させるようにして、一対の筒状ガイド14、1
6が支持部材30に支持されている。そして、筒状ガイド1
4、16は、互いに接近及び離間する方向においては移動可
能であるが、その移動方向を含む平面と直交する方向に
おける移動は規制されている。また、各筒状ガイド14、1
6の筒外面には、その一端側に止め環36、38がそれぞれ固
着されており、これら止め環36、38と筒外面に形成され
た上記段差26、28とで支持部材30の垂直折曲部を両側か
ら挾むようにして、筒状ガイド14、16の、その軸線方向
における移動が規制されている。さらに、この一対の筒
状ガイド14、16間には、それぞれの両端部位置に均等な
弾発力を持った一対の引っ張りコイルばね40、42が架設
されており、一対の筒状ガイド14、16は、それら一対の
引っ張りコイルばね40、42によって互いに接近する方向
へ付勢されている。

筒状ガイド14、16に保持されている各ラック10、12は、各
筒状ガイド14、16の開口端面から互いに左右反対方向へ
大きく突き出しており、この一対のラック10、12は、軸
線方向に螺刻された歯同士を互いに対向させて筒状ガイ
ド14、16に保持されている。また、一対の筒状ガイド14、
16間の、欠切孔18、22の位置にピニオン44が配設され、
ピニオン44は、両ラック10、12に対してそれぞれ各軸線
同士を交差させ、両ラック10、12と、筒状がいど14、16の
欠切孔18、20を通して露呈した部分において同時に噛み
合っている。そして、各ラック10、12の歯面は、引っ張
りコイルばね40、42により、両筒状ガイド14、16を介して
ピニオン44の歯面にそれぞれ弾発的に押し付けられてい
る。

また、ピニオン44は、支持部材30の中央部にに形成され
た透孔46、並びに支持部材30を固着して保持している台
板48に形成された貫通孔50を通し、台板48に取着されて
いるステッピングモーター52の回転軸54に連結されてい
る。ステッピングモーター52は、正転及び逆転が可能で
あり、ピニオン44を正逆回転可能に回動させ、そのピニ
オン44を介して両ラック10、12を互いに反対方向へ同一
距離だけそれぞれ直線的に移動させるようになってい
る。

尚、第２図中の符号56は、ラック10、12の先端部分に取
着され、ラック10、12に被駆動体を取り付けるためのフ
ローティングジョイントであり、58はナットである。

次に、上記構成のラック・ピニオン伝動装置における動
作について説明する。

ステピッングモータ52を駆動させ、その回転軸54を所定
量だけ正転又は逆転させると、回転軸54に固着されたピ
ニオン44が回転し、そのピニオン44に噛み合っている一
対のラック10、12が、それぞれの筒状ガイド14、16内を摺
動して互いに反対方向へ同一距離だけ直線的に移動す
る。これにより、各ラック10、12の先端部分にフローテ
ィングジョイント56を介してそれぞれ取り付けられてい
る一対の被駆動体（図示せず）同士が遠ざかり又は接近
して、両者間の距離が調節される。

この場合においては、一対の筒状ガイド14、16は、一対
の引っ張りコイルばね40、42によって左右均等な力で互
いに接近する方向へ付勢されており、それぞれの筒状ガ
イド14、16に嵌挿されている各ラック10、12は、筒状ガイ
ド14、16を介して歯面がそれぞれピニオン44の歯面に弾
発的に押し付けられている。これにより、ラック10、12
とピニオン44間におけるバックラッシが無くなり、ま
た、ピニオン44を介してステッピングモーター52の回転
軸54に偏荷重がかかるようなこともない。また、一対の
筒状ガイド14、16は、その両軸線を含む平面と直交する
方向における移動が支持部材３０によって規制され、ま
た、軸線方向における移動が支持部材３０の両垂直折曲
部と筒状ガイド14、16の筒外面の段差26、28及び止め環3
6、38との係合によって規制されており、さらに、一対の
筒状ガイド14、16に対し互いに接近する方向に付勢力を
及ぼしている左右一対の引っ張りコイルばね40、42の弾
発力は左右均等であるため、筒状ガイド14、16の両軸線
を含む平面内において筒状ガイド14、16が揺動したりす
ることないので、一対の筒状ガイド14、16がピニオン44
の回動及びラック10、12の直線移動の各動作に伴ってが
たつくようなこともない。

以上のような機構のラック・ピニオン伝動装置は、各ラ
ック10、12の先端部分にフローティングジョイント56を
介して、例えばレーザー装置をそれぞれ取着し、前述し
た自動車用タイヤの製造工程中の板状ゴムの貼合せ作業
においてレーザー光によるマーキングに用いられたり、
例えば丸太の形状の如何により木取りすることができる
柱の寸法を判断する際に、丸太の切断面に２本のレーザ
ー光を照射して２本の平行な２本の標線パターンを描出
し、それら標線の間隔を変化させながら前記寸法を決定
する場合など、各種のマーキングに使用される。

この考案のラック・ピニオン伝動装置は上記したような
構成を有しているが、この考案の範囲は、上記説明並び
に図面の内容によって限定されるものではなく、要旨を
逸脱しない範囲で種々の変形例を包含し得る。例えば、
ラック及び筒状ガイドの縦断面形状は、必ずしも円形で
ある必要はなく、楕円形或いは多角形であってもよい。
また、このラック・ピニオン伝動装置によって駆動され
る被駆動体としては、レーザーに限らないことは勿論で
あり、一対の被駆動体を互いに反対方向へ対称的に直線
移動させる動作を必要とするような各種装置に、この考
案は適用し得るものである。

〔考案の効果〕

この考案は以上説明したように構成されかつ作用するの
で、この考案に係るラック・ピニオン伝動装置は、ボー
ルねじ式の伝動装置に比べて構成が比較的簡単でコンパ
クトであり、また、被駆動体を高速移動させることがで
きて作業効率が良く、一方、従来のラック・ピニオン式
の伝動装置のようにモーターの回転軸に偏荷重をかけた
りすることなく、バックラッシを無くすることができる
ため、正確な位置に被駆動体を停止させることができる
とともに、モーター軸の滑らかな回転状態を維持してモ
ーターに過度の負荷をかけたりすることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の１実施例に係るラック・ピニオン
伝動装置の、一部を省略して表わした斜視図、第２図
は、そのラック・ピニオン伝動装置の平面図、第３図は
第２図のIII−III縦断面図である。 10、12…ラック、14、16…筒状ガイド、 18、20…欠切孔、26、28…段差、 30…支持部材、32、34…保持溝、 36、38…止め環、 40、42…引っ張りコイルばね、 44…ピニオン、48…台板、 52…ステッピングモーター、 54…モーター回転軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ筒状をなし、その筒状体の長さ方
   向の中央部に筒内外を貫通する欠切孔が形成され、その
   欠切孔同士を互いに対向させて平行に配設される一対の
   筒状ガイドと、この一対の筒状ガイドを、互いに接近及
   び離間する方向において移動自在に、かつその移動方向
   を含む平面と直交する方向における移動を規制して支持
   する支持部材と、この支持部材を固定して保持する台板
   と、前記各筒状ガイドに、その各筒状ガイドの開口端面
   から互いに反対方向へ突き出すように、かつ長さ方向に
   螺刻された歯同士を互いに対向させてそれぞれ嵌挿さ
   れ、各筒状ガイドに摺動自在に保持された一対のラック
   と、前記両筒状ガイド間の、前記欠切孔の位置に配設さ
   れ、前記両ラックに対してそれぞれ交差し、筒状ガイド
   の欠切孔を通して露呈した部分において両ラックと同時
   に噛み合うピニオンと、このピニオンを挾んでその両側
   位置において前記一対の筒状ガイド間にそれぞれ架設さ
   れ、両筒状ガイドを介して前記ラックの歯面をそれぞれ
   ピニオンの歯面に押し付ける方向へ付勢する均等な一対
   の弾発手段と、前記台板に固着され、回転軸が前記ピニ
   オンに連結されて、そのピニオンを正逆回転可能に回動
   させ、ピニオンを介して前記両ラックを互いに反対方向
   へ同一距離だけそれぞれ直線的に移動させるモーターと
   からなるラック・ピニオン伝動装置。