JP2008051197A - 軸継手 - Google Patents

Abstract

【課題】平行な２軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した円筒状転動体を介して動力を伝達する方式の軸継手において、継手動作の安定性と耐久性の向上を図ることである。
【解決手段】シャフト（円筒状転動体）３を通した状態で保持器４と係合するスライダ９に、保持器４の長孔７に沿って延びる溝とこれに直交する複数の溝からなる凹部１２を設け、これらの凹部１２の内側に、外周に転がり軸受１３を嵌め込んだ軸部材１４を保持器４の長孔７の幅方向と平行な状態で固定して、その転がり軸受１３の外輪を保持器４側面と転接させることにより、スライダ９が保持器４に対して相対移動するときの抵抗を安定して小さくして、継手動作を安定させるとともに、部品の破損や早期摩耗を生じにくくしたのである。
【選択図】図２

Description

本発明は、互いに平行な２軸を連結して２軸間で動力を伝達する軸継手に関する。

一般的な機械装置の２つの軸を連結して駆動側から従動側へ動力を伝達する軸継手は、連結する２軸の位置関係によって構造が異なり、２軸が１直線上にあるもの、交差するもの、互いに平行な（かつ同心でない）ものに大別される。

このうちの平行な２軸を連結する軸継手として、本出願人は、平行な２軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した転動体を介して動力を伝達する方式のものを提案した（特許文献１参照。）。
特開２００５−１７２２１７号公報

図５および図６は、上述した方式の軸継手の一例を示す（特願２００５−１５４０９０号（図５、図６）参照。）。この軸継手は、軸方向で対向する２つの回転部材５１、５２に、複数の案内溝５３、５４を相手側の案内溝と直交するように設け、各案内溝交差位置にシャフト（円筒状転動体）５５を配して、その両端部を各案内溝５３、５４で案内し、中央部を保持器５６の長孔５７に通して保持するようにしたものである。なお、図５および図６は、説明上、両回転部材５１、５２が同心の状態を示しているが、通常は両者の回転軸がずれた（偏心した）状態で使用される。

前記各シャフト５５は、その両端部の外周に嵌め込まれた転がり軸受５８を介して、各案内溝５３、５４の凹部５３ａ、５４ａと転接している。また、シャフト５５中央部は保持器５６の両側のスライダ５９に通されており、両スライダ５９を連結する柱部材６０の外周に保持器５６の長孔５７内を転動する転がり軸受６１が嵌め込まれて、シャフト５５が保持器５６に回転部材径方向の移動を拘束された状態となっている。そして、この状態でシャフト５５が駆動側の回転部材５１に押されることにより、案内溝５３、５４および保持器５６の長孔５７の内側を転動しながら従動側の回転部材５２を押して動力を伝達する。

ここで、前記スライダ５９は、両回転部材５１、５２と保持器５６から作用点および方向の異なる力を受けるシャフト５５を通した状態で保持器５６と係合して、シャフト５５の軸を含む平面内での回転を拘束することにより、シャフト５５が回転部材軸方向に対して傾いて案内溝５３、５４に噛み込むトラブルを防止するものである。

ところで、この軸継手では、各スライダ５９の保持器５６との対向面に、保持器５６の長孔５７と平行に延びる凹部６２を設け、この凹部６２に保持器５６と転接する直動軸受６３を収容して、スライダ５９がシャフト５５とともに保持器５６に対してスムーズに相対移動するようにしている。ここで、スライダ５９の凹部６２は、直動軸受６３のローラが滑らずに転がるように、継手偏心量分だけ直動軸受６３よりも長く形成されているが、直動軸受６３は凹部６２内で位置決めされていないため、適切な位置からずれてしまうおそれがある。直動軸受６３の位置ずれが生じた場合には、直動軸受６３が凹部６２の長手方向のいずれか一端に寄った状態でスライダ５９が凹部６２の他端の側へ相対移動しようとするときに、直動軸受６３のローラが転がることができず、スライダ５９の移動抵抗が大きくなって継手の動作特性が悪化したり、直動軸受６３が過大な力を受けて破損したりすることがある。

これに対して、保持器両側面の長孔縁部に長孔と平行に延びる凹部を設け、この凹部にすべり軸受（ガイドレール）を介してスライダを嵌め込んで、スライダとすべり軸受とを摺接させれば（特願２００５−１５４０９０号（図１、図２）参照）、上記のような直動軸受の破損の問題はなくなるが、スライダが保持器に対して相対移動するときの抵抗がさらに大きくなり、継手の動作特性が悪化しやすい。また、スライダとすべり軸受との間の面圧が高い状態でスライダと保持器の相対移動が高速で行われると、スライダやすべり軸受の早期摩耗や損傷が生じる場合もあった。

本発明の課題は、平行な２軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した円筒状転動体を介して動力を伝達する方式の軸継手において、継手動作の安定性と耐久性の向上を図ることである。

上記の課題を解決するため、本発明は、軸方向で対向し、回転軸が互いに平行でかつ同心でない状態に保持される２つの回転部材のそれぞれの対向面に、複数の直線状に延びる案内溝を相手側の回転部材の対応する位置の案内溝と直交するように設け、前記両回転部材の案内溝が交差する位置に、各案内溝に両端部を案内されて転動する円筒状の転動体を配し、前記各案内溝と所定の角度をなす直線状の長孔に前記各転動体の中央部を通して各転動体の回転部材径方向の移動を拘束する保持器を設けて、前記各転動体を介して前記両回転部材間で動力を伝達するようにし、前記各回転部材と保持器との間に、前記転動体を貫通孔に通した状態で前記保持器と係合して転動体の軸を含む平面内での回転を拘束するスライダを設けた軸継手において、前記スライダと保持器の互いの対向面のいずれか一方に設けた凹部の内側に、外周に転がり軸受を嵌め込んだ軸部材を前記保持器の長孔の幅方向と平行に向けた状態で固定して、前記転がり軸受の外輪を前記凹部と対向するスライダまたは保持器の対向面と転接させた。

すなわち、スライダと保持器との間に、その一方の部材に固定した軸部材に嵌め込まれて他方の部材と転接する転がり軸受を設けることにより、スライダが保持器に対して相対移動するときの抵抗を安定して小さくして、継手動作を安定させるとともに、両部材間の部品の破損や早期摩耗を生じにくくしたのである。

上記の構成において、前記転がり軸受の外輪が転接するスライダまたは保持器の対向面に、前記保持器の長孔と平行に延び、転がり軸受の外輪の一部が嵌まり込む溝を設ければ、スライダが保持器と相対移動するときの直進性が向上し、継手動作をさらに安定させることができる。

本発明の軸継手は、上述したように、スライダと保持器との間に、その一方の部材に固定されて他方の部材と転接する転がり軸受を設けたものであるから、直動軸受やすべり軸受を設けたものに比べて、スライダが保持器に対して相対移動するときの抵抗を安定して小さくでき、継手動作を安定させることができる。また、その転がり軸受は直動軸受のように過大な力を受けて破損するおそれがないし、スライダと保持器の相対移動が高速で行われてもすべり軸受のような早期摩耗や損傷が生じにくいので、耐久性の面でも有利である。

以下、図１乃至図４に基づき、本発明の実施形態を説明する。この軸継手は、図１および図２に示すように、軸方向で対向し、回転軸が互いに平行な状態に保持される入出力軸Ａ、Ｂのそれぞれに固定されるプレート（回転部材）１、２と、両プレート１、２間に配される複数のシャフト（円筒状転動体）３と、各シャフト３のプレート径方向の移動を拘束する保持器４とを備え、各シャフト３を介して両プレート１、２間で動力を伝達するものである。なお、図１および図２は、説明上、入出力軸Ａ、Ｂが同心の状態を示しているが、通常は後述するように入出力軸Ａ、Ｂの回転軸がずれた（偏心した）状態で使用される。

前記各プレート１、２は、それぞれドーナツ状の円盤で、入力軸Ａおよび出力軸Ｂの軸端部外周に嵌め込まれて、軸方向で対向する状態で固定されている。各プレート１、２には、それぞれ複数の案内溝５、６が周方向に等間隔で相手側のプレートの対応する位置の案内溝と直交するように設けられており、各案内溝交差位置にシャフト３がプレート軸方向と平行に組み込まれている。

前記各案内溝５、６は、それぞれ直線状に延びるように形成されており、その内側面には一定の深さの凹部５ａ、６ａが設けられ、この凹部５ａ、６ａでシャフト３の両端部を案内するようになっている。なお、各案内溝は、必ずしもこの実施形態のようにプレートを貫通する必要はなく、両プレートの対向面に設けられていればよい。

前記保持器４は、環状に形成され、各案内溝５、６と４５度をなす方向に直線状に延びる長孔７が周方向に等間隔で複数設けられており、これらの各長孔７にシャフト３の中央部を通して保持するようになっている。

前記各シャフト３は、その両端部の外周に嵌め込まれた転がり軸受８を介して、各案内溝５、６の凹部５ａ、６ａと転接している。また、シャフト３中央部は保持器４の両側に設けられたスライダ９の貫通孔９ａに通されており、両スライダ９を連結する２本の柱部材１０の外周に保持器４の長孔７内を転動する転がり軸受１１がそれぞれ嵌め込まれて、シャフト３が保持器４にプレート径方向の移動を拘束された状態となっている。

前記各スライダ９は、矩形の板状部材で、保持器４との対向面に、保持器４の長孔７に沿って延びる溝とこれに直交する複数の溝からなる凹部１２が２つずつ設けられており、これらの凹部１２の内側に、外周に転がり軸受１３を嵌め込んだ軸部材１４が保持器４の長孔７の幅方向と平行な状態で固定され、その転がり軸受１３の外輪が保持器４側面と転接している。これにより、シャフト３の軸を含む平面内での回転が拘束されるとともに、スライダ９およびシャフト３が保持器４に対してスムーズに相対移動できるようになっている。

次に、この軸継手の動力伝達のメカニズムについて説明する。この軸継手の入力軸Ａが回転駆動されて、これに固定されたプレート１が回転すると、この入力側プレート１の案内溝５に周方向から押されたシャフト３が、保持器４でプレート径方向の移動を拘束された状態で、出力軸Ｂに固定されたプレート２の案内溝６を押して出力側プレート２を回転させることにより、出力軸Ｂに動力が伝達される。なお、入力軸Ａの回転方向が変わったり、入出力軸Ａ、Ｂの駆動側と従動側が逆になったりしても、同じメカニズムで動力伝達が行われる。

このとき、各シャフト３は、各プレート１、２から受ける力の作用点および方向が同軸上にないため回転モーメントが発生するが、シャフト３を通すスライダ９と保持器４との係合により軸を含む平面内での回転を拘束されているので、プレート軸方向と平行な姿勢を保つことができ、案内溝５、６へ噛み込むおそれがない。

上記動力伝達メカニズムは、入出力軸Ａ、Ｂが偏心した通常の使用状態でも基本的に同じである。すなわち、図示は省略するが、入出力軸Ａ、Ｂが偏心すると、案内溝５、６の交差位置がプレート周方向で変化し、各シャフト３が案内溝５、６および保持器４の長孔７の内側を移動しながら両プレート１、２間で動力を伝達するようになる。

このとき、各スライダ９もシャフト３とともに保持器４に対して長孔７の延びる方向に相対移動するが、スライダ９の保持器４との対向面に設けられた転がり軸受１３の外輪が転動するため、スライダ９はスムーズに相対移動することができる。

この軸継手は、上記の構成であり、スライダ９に固定されて保持器４と転接する転がり軸受１３を設けることにより、スライダと保持器との間に直動軸受やすべり軸受を設けたものに比べて、スライダ９が保持器４に対して相対移動するときの抵抗が安定して小さくなるようにしたので、継手動作の安定性に優れている。また、転がり軸受１３が直動軸受のように過大な力を受けて破損するおそれがないし、すべり軸受のような早期摩耗や損傷も生じにくいので、耐久性の面でも有利である。

ここで、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、保持器４の各スライダ９との対向面（両側面）に、長孔７と平行に延び、スライダ９に固定された転がり軸受１３の外輪の一部が嵌まり込む溝１５を設ければ、スライダ９が保持器４と相対移動するときの直進性が向上し、継手動作をさらに安定させることができる。なお、この例では、軸受１３外輪の外周面およびこれと転接する溝１５底面を球面とすることにより、両者の間に作用する面圧の低減を図っている。

また、上述した実施形態では、スライダ９の側に保持器４と転接する転がり軸受１３を設けたが、図４に示すように、転がり軸受１３を設ける位置を保持器４側に変えることもできる。すなわち、図４の例では、保持器４の両側面に、図１乃至図３の例と同様の凹部１２を設け、これらの凹部１２の内側に転がり軸受１３を嵌め込んだ軸部材１４を固定して、転がり軸受１３の外輪がスライダ９の内側面と転接するようにしている。なお、この例では、保持器４の両側面の凹部１２を連通させて、加工しやすくしている。

実施形態の軸継手の一部切欠き側面図 図１のII−II線断面図 ａは保持器に転がり軸受案内用溝を設けた例の一部切欠き側面図、ｂはａの転がり軸受および溝の形状を説明する断面図 転がり軸受の配置を変えた例の図２に対応する断面図 従来の軸継手の一部切欠き側面図 図５のVI−VI線断面図

符号の説明

１、２ プレート（回転部材）
３ シャフト（円筒状転動体）
４ 保持器
５、６ 案内溝
７ 長孔
８ 転がり軸受
９ スライダ
９ａ 貫通孔
１０ 柱部材
１１ 転がり軸受
１２ 凹部
１３ 転がり軸受
１４ 軸部材
１５ 溝
Ａ 入力軸
Ｂ 出力軸

Claims (2)

1. 軸方向で対向し、回転軸が互いに平行でかつ同心でない状態に保持される２つの回転部材のそれぞれの対向面に、複数の直線状に延びる案内溝を相手側の回転部材の対応する位置の案内溝と直交するように設け、前記両回転部材の案内溝が交差する位置に、各案内溝に両端部を案内されて転動する円筒状の転動体を配し、前記各案内溝と所定の角度をなす直線状の長孔に前記各転動体の中央部を通して各転動体の回転部材径方向の移動を拘束する保持器を設けて、前記各転動体を介して前記両回転部材間で動力を伝達するようにし、前記各回転部材と保持器との間に、前記転動体を貫通孔に通した状態で前記保持器と係合して転動体の軸を含む平面内での回転を拘束するスライダを設けた軸継手において、前記スライダと保持器の互いの対向面のいずれか一方に設けた凹部の内側に、外周に転がり軸受を嵌め込んだ軸部材を前記保持器の長孔の幅方向と平行に向けた状態で固定して、前記転がり軸受の外輪を前記凹部と対向するスライダまたは保持器の対向面と転接させたことを特徴とする軸継手。
2. 前記転がり軸受の外輪が転接するスライダまたは保持器の対向面に、前記保持器の長孔と平行に延び、転がり軸受の外輪の一部が嵌まり込む溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載の軸継手。

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