JPS59103071A - 軸回転装置 - 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】 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
ける駆動軸によシ駆動する軸を随意に一歩ずつ回転させ
るためのデバイスに係る。

このような運動変換デノ々イスの一例としてテレするデ
ノ々イスがある。このデバイスではト乳機が始動すると
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、この間テープ管走行させる軸は
ステツパイステツゾ式に回に行われる）、このように回
転しないとテープはぺされない。

転させ得ることが望ましい場合もある。前述のテレタイ
プジイタ用テーゾμ宜機は正にその好例である。何故な
らこの機械では、例えばセ督誤シを訂正すべく、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するデバイスは多数知られ
ているが、いずれも欠点を有している。

例えば、つめ車（ｒａｔｃｈｅｔ　ｗｈｅｅｌ）は極め
て大きな騒音を伴い、余シ速い回転速度が得られない上
に所定のロッキングポジション（ｌｏｃｋｉｎｇｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ）数が少ない。

ステップパイステップ電動機は確かによシ多くの可能性
を有しているが余シに高価すぎる。

そこで本発明はその本質的目的として、公知デ／々イス
の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、回転速度及びロッキングポジション数に関する
要求を一般にこれら公知デバイスよシ十分に満たすと共
に構造が簡単で場所をとらず、しかも比較的廉価である
ような前述タイプの駆動デノ々イスを提供する。

そのために本発明の駆動デバイスは、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手段と、
前記中間回転部材と従軸との間に、配置された切シ離し
可能な連結手段及びフリーホイールデバイス（ｆｒｅｅ
　　ｗｈｅｅｌ　　ｄｅｖｉｃｅ、）と、従軸が前記中
間回転部材と共に回転しないようロックされ、その結果
、該中間回転部材が適切な方向へ回転運動するよう構成
された前記の切シ離し可能な連結手段の制御手段とを備
えていることを特徴とする。

前記のフリーホイールデノぐイスは少なくとも１個のロ
ーラフリーホイール（ｒｏｌｌｅｒ　　ｆｒｅｅｗｈｅ
ｅｌ）を有しているのが好ましい。

好マしい具体例ではこのフリーホイールデノ々イスが従
軸上に同軸的に載置され、且つ切シ離し可能な連結手段
がフリーホイールデノ々イスと中間回転部材との間に配
置される。

有利には前記の切夛離し可能な連結手段が、従軸と同軸
であって前記中間回転部材と共に回転しないようロック
された環状ボディとコイルとから成る電磁クラッチと、
フリーホイールデバイスと共に回転しないようロックさ
れており、従軸と同軸であシ且っ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ィと協働すべく
軸方向に滑動するよう構成された摩擦プレートとを備え
ておシ、コイルが励起されない時は該摩擦プレートを切
夛離し位置に戻す戻し手段が具備されているとよい。こ
の場合、該戻し手段は従軸と同軸であって一方ではフリ
ーホイールデバイス上に、他方では摩擦プレート上に当
接する弾性的に変形し得るディ゛スクで形成されたバネ
から成っていてよい。

よシ良い操作を行うためには、従軸と同軸の第２摩擦プ
レートを前記ボディ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シ駆動する軸を、選択的に
一方向又は他方向へ一歩ずつ随時回転させるデバイスを
構成することができる。このようなデノ々イスは単一方
向に一歩ずつ駆動させるデバイスを２つ組合わせること
によシ形成され、その場合フリーホイールデバイスは互
に逆に作動するよう装着される。

如何なる具体例においても、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手段は、片側で該
中間回転部材に、もう一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、切シ離し可能な連結手段の制御手段が中間回
転部材の角位置を表わす大きさくｍａ　ｇｎｉｔｕｄｅ
）を検出する手段を備えているとよい。該検出手段は、
より特定的には、駆動軸上に回転自在に固定されたホイ
ールと、中間回転部材の角位置を確認すべく該ホイール
上に具備された少なくとも１個ノマークト、該マークを
検出するオプチカルシステムとで構威し得る。

本発明に従って構成すれば、所定の方向に一定速度で永
続的に回転する。駆動軸にょシ駆動する軸を一方向又は
両方向に一歩ずつ随時回転させ、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シ離しの
角位置に関して高い正確度をもつデノ々イスを形成する
ことができる。とのジノζイス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。従って
このようなステップノ々イステップ駆動デノ々イスは製
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
。

本発明がより良く蒼解されるより、以下添付図面に基づ
き好ましい非限定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に千９駆動する軸２を、選択的に−方向又は他方向
へ一歩ずつ随時回転させるデノ々イスが符号１で示され
ている。

よシ正確に（ｄＳ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駆動デバ
イスを内蔵し７乞機械のスイッチが入ると同時に回転を
開始する。

該駆動デ、？イスは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
中間部材の連続的交番回転運動に変換する第１構成部分
と、前記中間部材の連続的交番回転運動を従軸２の所望
方向のステップパイステッ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構成部分とから成っている。

よシ詳細には、第１図のデノ々イス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
ビン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と同軸であってその周シを回転すべく構成された
中間回転部材７とから成っており、該中間部材７が前記
連接棒の他端を関節状に且つオフセンタ位置で（例えば
半径方向の耳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とか
ら成る連接棒／クランクシステム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図によシ詳細に示されているように、該デ／ぐイス
１の第２構成部分は中間部材７と一体的であってベアリ
ング１０によシ従軸２上に同心的且つ回転自在に装着さ
れた環状磁性体９を有する二重電磁アクチュエータから
成っている。この磁性体９は環状コイル１１を２つ備え
ている。

更に、運転効率を高めるべく、２つの環状摩擦シュー１
２が該電磁アクチュエータの両側面に１つずつ固定され
ている。

前記電磁アクチュエータの互に対向する各側面上には環
状摩擦シュー１３が配置されておシ、該シューは従軸２
に担持されたローラ１８を有するフリーホイール１７の
ゼディ１６と共に回転しないよう、軸方向に作動する戻
しバネ１４を介してロックされている。これらシュー１
３は該戻しバネ１４にデルト１５で固定されている。フ
リーホイール１７のメディ１６とベアリング１ｏ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ュー１２及び１３間に間隙
が形成されるようフリーホイール／摩擦シュー１３アセ
ンブリを配置せしめる。

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。

該デノ々イス１の第３構成部分は部材９，１１゜１２’
、１３で形成された前記電磁クラッチの制御手段から成
っている。第１図の如くこの制御手段はホイール４の角
位置を検出す不デテクタ２ｏを備えている。該デテクタ
は例えば互に対面するよう配置・された光電子放出ダイ
オードとホトトランジスタ（図示せず）とで構成される
。ホイール４に具備されたシャッタ２１は該ホイールが
回転する毎にデテクタ２０を適切に作動させるべく配置
されている。この具体例では該シャッタ２１はホイール
４の周縁で該ホイールの円周の１に亘って延在するスト
リップから成っておシ、前記ダイオードとホトトランジ
スタとの間の間隙に入シ込んで光を遮断するよう構成さ
れている。

デテクタ２０は２２部分で制御ブロック２３に接続され
ておシ、該制御ブロックは更に従軸２を始動させるため
の制御情報を受容しく線２４）、且つ従軸２の回転方向
を選択する（例えばスイッチ２５）。該制御ブロック２
３は受容する種々の情報に従い適ｖＪな励起信号を２つ
の接続線２６のいずれか一方を介して電磁クラッチの２
つのコイル１１のいずれか一方に送出する。

制御ブロック２３からは数段階の従軸２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、該制御ブロック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図を参照し々から本発明のデ／々イスの動作を
説明する。

先ず留意すべきこととして、従軸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は時間の目盛シを示し、時間ｔｌ　ｒ
　ｔ２２等々駆動軸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ｔｌ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、デテクタ２０によシ送出される信号をシャ
ッタ２１通過の関数として示している。

乙の信号は適切なコイル１１の相次ぐ励か及び蛙。

励弘がデテクタ２０からの信号の立上シ縁によってのみ
制御されるよう制御ブロック２３で処理される。従って
コイルは時間ｔ１ｊ３＋Ｌ５　　ｔ７７等々間励話され
、時間ｔｓ　　Ｌ６ｔｊ７　　ｔ９　　等々の間絆励パ
（、「ミ九咋る。

グラフＤはコイルの制御信号を表わし、該信号が高位置
にある時は電磁クラッチ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の動作
を示している。

グラフＦは対応フリーホイール１７の状態を示し、低レ
ベルは該ホイールのフリーホイール動作を、高レベルは
その連結動作（ｃｏｕｐｌｅｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）
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、これはクラッチが接続位置にある場合にのみ起
と９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ｊ２ｊ３＋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ッチ２５を切替えれば制御ブロッ
クがデテクタ２０よシ送出される信号Ｃの立下シ縁即ち
下降縁を考慮するようになる。

グラフＧは制御ブロック２３よシ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、励起したクラッチ
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口ツクされることに留意され
たい。

このようにして従軸はグラフＨに示されている如く時間
ｊ３−ｔ４＋ｔ７−ｔ８等々の間道方向に一歩ずつ駆動
する。

以上説明してきたステップ、２イステツプ駆動デノ々イ
スは極めて有利であって、クラッチ特に電磁クラッチの
有する成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ッチを使用すると接続
及び切り離し時間に大きなばらつきが生じ、その結果従
軸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ッチ、よ
り特定的には電磁クラッチ、を応答時間が極めて短いフ
リーホイールデパイズ、よυ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、フリーホイールはコイル１１の動転又はま￥励４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
、クラッチの爽効的接続又は切シ離しがこの半回転の間
に接続の場合はｉｌ　　ｊ２　＋　ｔ５　　ｊ６９等々
、切シ離しの場合はｔ３−ｔ４＋Ｌ？−ｔ８４等々のい
ずれの時点でも生じ得る。

更に、本発明のデノ々イスの動作、特に制御時間は駆動
軸及び従軸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。

本発明のステップパイステップ駆動デバイスは他にも多
数の利点を有しておシ、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、
場所をとら々いこと、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デバイス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
おる。

特に、前述の具体例では駆動軸が２回転する毎に従＠が
１歩前進するが、これに代えて駆動軸が１回転する毎に
従軸が１歩前進するよう制御手段を構成することもでき
る。そのためには、制御ブロック２３を電磁クラッチの
励起制御信号としてデテクタ２０よシ送出される信号Ｃ
の全ての立上ｂＲｃ２つの中１方の立上シ縁だけではな
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、制御ブロック２３がマイクロプロセッ
サ制御ブロッ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
ば単離した七ん孔自令が与えられた時は駆動軸が２回転
する毎に従軸が１歩前進し、一連の梼孔命令（ストリッ
プの連続的鎖孔）が与えられた場合は駆動軸が１回転す
る毎に従軸が１歩前進するよう行ってよい。

勿論、この場合は、所望でちれば、前記の速度よシ低い
速度（即ち、駆動軸がｎ（１＞２）回転する毎に従軸が
１歩進む速度）にすることもできこれは例えば制御ブロ
ックの適切なプログラミングなどにより信号Ｃの特定立
上９縁を考慮するだけで容易にノニｌａシ８．！る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のステップパイステップ駆動デバイスの
簡略側面図、第２図は第１図の線■−■にＧつた拡大（
祈面図、Ｗ、３図は箇１図及び第２図（７）デバイスの
動作を示すタイムチャートである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）連続的で中断されない回転運動が一定方向に伝え
   られる駆動軸によシ駆動する軸を随時１歩ずつ回転させ
   るためのデノ々イスであって、駆動軸の連続的回転運動
   を中間回転部材の交番回中間回転部材と共に回転しない
   ようロックされ、その時初めて該中間部材が適切な方向
   に回転するよう構成された前記の切シ離し可能な連結手
   段の制御手段とを備えていることを特徴とするデノ々イ
   ス。 （２）フリーホイールデノ々イスが少なくともＬ個のロ
   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項に記載のデノイに載置されておシ、連
   結手段がフリーホイールデノ々イスと中間回転部材との
   間に挿着されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又はシ且つ中間回転部材と共に回転しないようロッ
   クされた環状ヂデイとコイルとから成る電磁クラッチと
   、フリーホイールデバイスと共に回転しないようロック
   されており　６と同軸であ）且つ前記制御手段の作用下
   でコイルが励７．ｈ↑れた時に前記環状デデイと協働す
   べく軸方向に滑動するよう構成された摩擦プレートを備
   えておシ、コイルが励２％されない時は前記摩擦プレー
   トを非連結位置に戻す戻し手段が具備されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項に配るディスクで形成
   されたノ々ネから成９、一方で７リーホイールデノマイ
   ス上に、他方で前記摩擦プレート上に当接していること
   を特徴とする特許と一体的に且つ第１摩擦プレートと対
   向して配置されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項又は第５項に記載のデバイス。 （力　連続的で中断されない回転運動が一定方向に伝え
   られる駆動軸によシ駆動する軸を選択的に一方向又は他
   方向へ１歩ずつ随時回転させるだめのデノ々イスであっ
   て、特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載
   のデバイス２つを組合わせたものを備えており、フリー
   ホイールデノ々イスが互に逆に作動するよう載置されて
   いることを特徴とするジノ９イス。 （８）駆動軸の連続的回転運動を中間回転部材の交番回
   転運動に変換する手段が片側で該中間回転部材に接続さ
   れ、もう一方の側で駆動軸に接続された連接棒／クラン
   クアセンブリから成っていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載のデ／々イス
   。 （９）切シ離し可能な連結手段の制御手段が中間回転部
   材の角位置を表わす大きさを検出する検出手段を備えて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第８項
   に記載のデノ々イス。 （１０）　　前記検出手段が駆動軸に回転自在に固定さ
   れたホイールと、中間回転部材の角位置全確認すべく該
   ホイールにｉＬ４＋９れた少なくとも１つのマークと、
   該マークを光学的に検出するシステムとから成っている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載のデノ々
   イス。