(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ローラーチェーンは、ローラーがスプロケットの周面に形成された歯列の歯底に順に嵌まることで従動する。従って、これら動きを円滑に行なうには、ローラーチェーンは、ローラー間の距離が均一且つローラーどうしがスプロケットの回転面に対して水平になるよう天板リングへ装着する必要がある。ローラーチェーンは、天板リングの内面に溶接により装着されるが、ローラーチェーンには遊びがあるから、ローラーチェーンを精度良く天板リングに溶接する作業は非常に手間が掛かる。また、ローラーチェーンの水平度がずれると、スプロケットが上手く噛合しない。これらの結果、スプロケットとローラーチェーンの噛み合いが悪くなり、回転ムラや騒音の発生などに繋がる。
【0006】
また、スプロケットに比べてローラーチェーンの寿命は短い。このため、経年使用によって先にローラーチェーンが傷むが、この際、溶接されたローラーチェーンのみを天板リングから取り外して交換することは困難であるため、天板リングごと交換せざるを得ず、メンテナンス費用が嵩む問題もある。
【0007】
本発明の目的は、静音性を実現すると共にメンテナンス性を向上させることのできる駆動機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る駆動機構は、
歯列を有するギアプレートと、
ローラーチェーンユニットを具える原動車であって、前記ローラーチェーンユニットは、前記ギアプレートの前記歯列と噛合する回転自在なフリーローラーを具えたローラーチェーンと、前記ローラーチェーンが周設され、前記フリーローラーを回転自在に支持する回転駆動板と、を含んでいる。
【0009】
前記ローラーチェーンは、対向する内リンク間に回動自在に前記フリーローラーが配置されると共に、隣り合う前記内リンクどうしの外周側を外リンクで連繋しており、
前記回転駆動板は、隣り合う前記外リンク間に噛合すると共に、前記内リンクを外側から挟み込む突出部が周面に形成されたローラーフリースプロケットとすることができる。
【0010】
前記ローラーチェーンは、内リンク間にフリーローラーが回転自在に支持されると共に、外リンクの内周側にアタッチメントが形成されており、
前記回転駆動板は、円板であって、前記ローラーチェーンは、前記フリーローラーが回転自在となるように前記アタッチメントが前記円板に取り付けて構成することができる。
【0011】
前記ローラーチェーンは、対向する内リンク間と対向する外リンク間に、夫々外周側に突出して回動自在なフリーローラーと、前記フリーローラーよりも内周側で前記内リンクと前記外リンクを連繋する支持ローラーが装着されたトップローラーチェーンであって、
前記回転駆動板は、前記支持ローラーが嵌まる歯底を有するローラーフリースプロケットとすることができる。
【0012】
前記ギアプレートは、環状であって内周面に前記歯列を有し、前記原動車は、前記ギアプレートの内周側に配置した構成とすることができる。
【0013】
前記ギアプレートは、環状であって外周面に前記歯列を有し、前記原動車は、前記ギアプレートの外周側に配置することができる。
【0014】
前記ギアプレートは、前記歯列が直線状に並んで形成した構成とすることができる。
【0015】
前記ローラーチェーンユニットと、前記ギアプレートは夫々複数配備されており、
前記原動車は、複数の前記ローラーチェーンユニットを並設してなり、
複数の前記ギアプレートは、各々の前記ローラーチェーンユニットの前記ローラーチェーンに噛合した構成とすることができる。
【0016】
複数の前記ギアプレートは、歯列の位相を僅かにずらして配置することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明の駆動機構は、原動車は、回転駆動板にローラーチェーンを巻き付けた構成としたことで、周設するローラーチェーンの長さを短くすることができ、また、その取付けを簡便にすることができる。さらに、歯列に比べて寿命の短いローラーチェーンが傷んだとしても、ギアプレートに比べて小部品である原動車のみ又はローラーチェーンのみを取り外して交換することができるから、メンテナンス性に極めてすぐれる。
【0018】
また、原動車は、フリーローラーがギアプレートの歯列と当接して噛合し、ギアプレートを直動又は回転させる構成としている。フリーローラーは、ローラーチェーンに対して回転自在であるから、ギアプレートと接触し噛合するときに転がり接触し、これらの噛み合いの際に生ずる騒音や摩擦を低減できる。
【0019】
また、ギアプレートは、ローラーチェーンに比べて水平度を出し易いから、ギアプレートに形成された歯列は、原動車の回転面に対して容易に平行に調整できる。従って、原動車のローラーチェーンをギアプレートの歯列と上手く噛み合わせることができ、回転ムラを抑え、静音性を高めることができる。
【0020】
回転駆動板にローラーフリースプロケットを装着することで、外リンクがローラーフリースプロケットの突出部間に嵌まり、当該突出部が隣り合う外リンク間に噛合するようにローラーチェーンを巻き付け、ジョイントリンクでローラーチェーンの端部どうしを連結するだけで原動車を構成することができる。そして、ローラーチェーンが傷んだ場合は、ローラーフリースプロケットからジョイントリンクを外してローラーチェーンのみを取り外して交換することができるから、メンテナンス性のさらなる向上を達成できる。
【0021】
また、ローラーチェーンの外リンク内周側にアタッチメントを形成し、アタッチメントを円板からなる回転駆動板に装着する構成を採用すると、同様に簡便に原動車を構成でき、メンテナンス性にもすぐれる。
【0022】
さらに、トップローラーチェーンを原動車に採用することで、回転駆動板となるローラーフリースプロケットは市販のスプロケットを採用することができる。そして、トップローラーがギアプレートの歯列の歯底に嵌まるため、静音性を可及的に向上できる。トップローラーを樹脂製にすることで、静音性をさらに高めることができる。
【発明を実施するための形態】
【0024】
<第1実施形態>
以下、本発明の駆動機構100をターンテーブル10に採用した実施形態について図面を参照しながら説明を行なう。なお、本発明の駆動機構100は、ターンテーブル10の構成は下記に限るものではなく、また、本発明はターンテーブル10に限らず、種々の機器の駆動機構に採用できることはもちろんである。
【0025】
本実施形態は、駆動機構100は、内周に歯列51が形成された環状のギアプレート50と、歯列51に内接する原動車とを具える。
【0026】
図1に示すように、本発明の一実施形態に係るターンテーブル10は、概略構成として、床面に載置されるベース20と物品が載置可能な天板30を具え、天板30は、ベース20に対して回転支持手段40によって回転自在に支持されている。また、天板30には下面側には、環状の天板リング31を介して環状のギアプレート50が天板30の回転中心と同心に装着されており、
図1乃至
図3に示す駆動手段60によって天板30はギアプレート50と一体回転可能となっている。
【0027】
ベース20は、たとえば、2列のフレーム21,21に環状の支持リング22を取り付けて構成することができる。一方のフレーム21には、駆動手段60を装着する取付プレート23が設けられている。
【0028】
回転支持手段40は、支持リング22の上面に配備されている。たとえば、回転支持手段40は転がり軸受であって、
図3に示すようにベース側の内輪42と天板側の外輪43の間に鋼球等の転動体44を複数収容して構成される。転動体44により、内輪42に対して外輪43は回転自在となっている。
【0029】
天板30は、上面が荷役用パレット等の物品の載置面となる円盤状の金属板等の板体を採用できる。天板30の上面には、載置された物品の滑り止めの加工、たとえば凹凸の形成やラバーの装着を行なうことができる。
【0030】
駆動手段60は、モーターなどの駆動源と減速機構(何れも図示せず)を内装したケーシング61の先端から上向きに回転軸62を突出して形成することができる。回転軸62には、原動車が嵌められている。図示の実施形態では、原動車は、
図4乃至
図7に示すように特殊形状のローラーフリースプロケット71からなる回転駆動板70と、これに周設されたローラーチェーン80を含むローラーチェーンユニット102を具える。
【0031】
そして、上記したギアプレート50と、ローラーチェーンユニット102を含む原動車から本発明の駆動機構100が構成される。
【0032】
本実施形態では、駆動機構100は、1組のローラーフリースプロケット71と、これに周設されたローラーチェーン80からなるローラーチェーンユニット102と、1枚のギアプレート50から構成しているが、後述する第5実施形態の
図14乃至
図17に示すように、2組以上のローラーチェーンユニット102と2枚以上のギアプレート50を含む構成とすることもできる。
【0033】
ローラーフリースプロケット71は、より詳細には、
図4乃至
図6に示すように、外周に向けて突出部73が等間隔に形成され、突出73,73間にフラットな凹み74が形成された2枚の円形状板体72,72から構成している。円形状板体72,72は、回転軸62に嵌まるハブ79に取り付けられる。
【0034】
ローラーフリースプロケット71には、外周にローラーチェーン80が装着される。ローラーチェーン80は、図に示すように、対向する内リンク81,81間に回動自在にフリーローラー82が配置されると共に、隣り合う内リンク81,81どうしの外周側を外リンク83,83で連繋して構成される。
【0035】
そして、
図4、
図5及び
図7に示すように、ローラーチェーン80は、外リンク83がローラーフリースプロケット71の凹み74に嵌まり、隣り合う外リンク83,83間に突出部73が嵌まると共に、突出部73,73によって内リンク81,81が外側から挟み込まれるようにしてローラーフリースプロケット71に取り付けられる。ローラーチェーン80は、ローラーフリースプロケット71を周回するよう装着され、ジョイントリンク85によってその両端を連結することで固定される。ローラーチェーン80を交換する場合には、ジョイントリンク85によるローラーチェーン80の連結を解くことで、その取り外しを容易に行なうことができる。
【0036】
上記構成のローラーフリースプロケット71は、通常のスプロケットとは異なり、ローラーチェーン80の内リンク81,81を外側から円形状板体72,72によって挟み込んで一体化する特殊なスプロケットであるため、フリーローラー82の回転は拘束されていない(すなわち、ローラーを回転自在に支持している)。従って、後述するギアプレート50の歯列51との噛合において、歯列51と転がり接触で噛み合うことができ、円滑な動力伝達を達成できる。
【0037】
駆動手段60は、ベース20に対して揺動支持機構90によって僅かに揺動可能に支持する構成とすることができる。たとえば、揺動支持機構90は、ベース20の取付プレート23にボルト等により装着された取付部材91と、取付部材91に形成された揺動支持孔92に支持ピン93を介して水平面内で揺動可能に支持された揺動フランジ94を具える。揺動フランジ94には、駆動手段60が取り付けられ、駆動手段60は、支持ピン93を中心とした揺動が許容される。
【0038】
また、駆動手段60は、付勢手段によってギアプレート50に向けて付勢されている。付勢手段は、たとえば、取付部材91と揺動フランジ94との間に配備されたバネ95である。バネ95は、取付部材91から揺動フランジ94に向けて突設された調整軸96に嵌まっており、バネ95の基端側がバネ押えワッシャ97に保持されると共に、調整ナット98を回転させることでその付勢強さを調整可能としている。調整軸96は揺動フランジ94との間に遊びεを有し、バネ95の先端が揺動フランジ94に当接することで、駆動手段60は、ローラーチェーン80がギアプレート50に押し付けられる。
【0039】
ギアプレート50は、本実施形態では、上記ローラーチェーン80のフリーローラー82と噛合する内周に向けて歯列51が周設された環状の部材である。ギアプレート50の歯列51は、たとえばレーザー加工により形成することができ、噛合するローラーチェーン80のフリーローラー82に合わせた歯間ピッチとする。歯列51をレーザー加工により行なうことで、切削加工を必要とせずに、高精度な歯列51を極めて短時間にて低コストで加工できる。また、ギアプレート50の材質をS45C等の炭素鋼や合金鋼とすることで、レーザー加工の際に、ギアプレート50の切断面に自己焼入れがなされ、歯列51の表面硬度や耐摩耗性、耐疲労特性を高めることができる効果もある。
【0040】
なお、ギアプレート50は、
図7に示すように複数に分割されたギアピース53を連結することで構成することができる。これにより、材料歩留りを高めることができ、また、構成されたギアプレート50の平面度を高めることができる。ギアプレート50を分割したギアピース53により形成する場合、分割角度が120°となる3ピース構造とすることが望ましい。分割角度を90°とする4ピース構造に比べて、3ピース構造とすることで、円精度を高めることができる。
【0041】
ギアプレート50は、歯列51の厚さがローラーチェーン80の内リンク81,81の間隔、すなわち、フリーローラー82の幅よりも薄くなるように形成することが望ましい。これにより、歯列51が内リンク81,81間にスムーズに侵入し、フリーローラー82は歯列51と転がり接触で噛み合うから、これらの噛み合いの際の摩擦や衝突が抑えられ、歯列51やローラーチェーン80の消耗、騒音発生を低減できる。
【0042】
上記構成のターンテーブル10は、駆動手段60のモーターの回転により駆動する。
【0043】
モーターを駆動すると、減速機構を介して回転軸62が回転し、一体にローラーフリースプロケット71が回転する。そして、ローラーフリースプロケット71に取り付けられたローラーチェーン80のフリーローラー82がギアプレート50の歯列51と順次転がり接触により噛合しつつ、ギアプレート50を回転させる。ギアプレート50は、天板30と一体回転可能に接合されており、天板30は、ベース20に対して回転支持手段40によって回転自在に取り付けられているから、ギアプレート50の回転と共に天板20は水平面内で回転する。
【0044】
本発明のターンテーブル10によれば、上記のとおり、ローラーチェーン80は、フリーローラー82を回転が拘束されない状態でローラーフリースプロケット71に装着されているから、ギアプレート50の歯列51と転がり接触によって摩擦や騒音発生を抑えて天板30を回転することができる。フリーローラー82を樹脂製又は外周を樹脂被覆したものにすることで、静音効果をさらに高めることができる。
【0045】
また、ローラーフリースプロケット71は、バネ95によってギアプレート50に向けて付勢されているから、ローラーチェーン80とギアプレート50の歯列51の噛み合いも一定強さに保持でき、回転ムラや騒音の発生を可及的に抑えることができる。
【0046】
さらに、本発明のターンテーブル10によれば、駆動側のローラーフリースプロケット71の外周にローラーチェーン80を周設したことで、従来のように天板側の内面にローラーチェーンを溶接する場合に比べて取付けが容易である。また、ギアプレート50に比べて寿命の短いローラーチェーン80が傷んでも、ローラーチェーン80はジョイントリンク85を外して容易に交換することができ、メンテナンス性に極めてすぐれる。
【0047】
また、ギアプレート50は、ローラーチェーンの溶接に比べて水平度を出しやすいから、ギアプレート50に形成された歯列51は、ローラーチェーン80の回転面に対して平行調整が容易である。従って、ローラーチェーン80をギアプレート50の歯列51と上手く噛み合わせることができ、回転ムラや騒音の発生を可及的に抑えることができる。
【0048】
なお、ローラーチェーンは、フリーローラー82の回転が拘束されない構成であれば、
図8乃至
図10に示すように、外リンク83から内向きにアタッチメント87が突設されたアタッチメント付きローラーチェーン86を採用することもできる。この場合、回転駆動板70は周面が円形の円板76を採用でき、アタッチメント付きローラーチェーン86は、アタッチメント87を円板76にボルト止めし、その両端をチェーンジョイント85で連結すればよい。
【0049】
本発明の駆動機構100を具えたターンテーブル10は、荷役用として利用することができるし、人や物品を載せて回転させつつ、写真撮影、物品の展示などに利用することもできる。
【0050】
<第2実施形態>
本実施形態は、ローラーチェーンとして、
図11に示すトップローラーチェーン88を採用している。トップローラーチェーン88は、対向する内リンク81間と外リンク83間に、夫々外周側に突出したフリーローラーであるトップローラー89を回転自在に具える構成である。内リンク81と外リンク83はトップローラー89よりも内周側で支持ローラー84によって互いに連繋されている。
【0051】
上記トップローラーチェーン88を採用した場合、回転駆動板70であるローラーフリースプロケット78は、歯底に支持ローラー84を嵌め、チェーンジョイント85で両端を連結することでトップローラーチェーン88を装着できるから、
図11に示すように、S歯形又はU歯形を有する市販のスプロケットを用いることができる。
【0052】
トップローラー89を樹脂製又は外周を樹脂被覆したものにすることで、静音効果をさらに高めることができる。
【0053】
<第3実施形態>
上記実施形態では、ギアプレート50の内周に歯列51を形成し、原動車は歯列51に内接するよう構成している。本実施形態は、
図12に示すように、駆動機構100は、外周に歯列51が形成された環状のギアプレート50と、歯列51に外接する原動車とを具える。なお、本実施形態及び以下の実施形態において、第1実施形態と同じ符号は同じ又は実質的に同じ部材であり、詳細な説明は省略する。
【0054】
本実施形態の駆動機構100によれば、原動車及び駆動手段(図示せず)をギアプレート50の外周に配置できるから、たとえば、ギアプレート50内に別の機構や物品等を挿入することができる。また、
図12では、ギアプレート50は、内周側に孔を有する環状体であるが、円板等であっても構わない。
【0055】
第3実施形態のローラーチェーン102、ギアプレート50の歯列51は、第2実施形態のものを採用することもできる。
【0056】
<第4実施形態>
第4実施形態は、ギアプレート50を直線状としたものである。ギアプレート50は、矩形のプレートに歯列51が直線状に並ぶように形成されている。
【0057】
これにより、ギアプレート50を直動させることができ、種々の機構、物品等を直線的に移動させることができる。
【0058】
<第5実施形態>
図14は、駆動機構100を2組のローラーチェーンユニット102,102と2枚のギアプレート50,50から構成した実施形態である。駆動機構100は、ハブ79に段部を設け、回転駆動板70であるローラーフリースプロケット72を3枚装着して構成される。
【0059】
図14及び
図15に示すように、各ローラーフリースプロケット72,72間にローラーチェーン80を装着している。フリーローラー82は、2組のローラーチェーン80,80で同じ位相となるように配置されている。
【0060】
ギアプレート50は、
図14に示すように、各ローラーチェーン80と噛合するよう2枚配備される。本実施形態では、各歯列51は、2枚のギアプレート50,50で同じ位相となるように位置合わせされている。
【0061】
上記構成を採用することにより、1組のローラーチェーンユニット102の場合に比べて大きな駆動力を伝達することができる。
【0062】
また、
図16に示すように、駆動機構100に3組のローラーチェーンユニット102を配備することもでき、この場合、3枚のギアプレート50が各ローラーチェーンユニット102に噛合可能に配置される。これにより、さらに大きな駆動力の伝達を実現できる。
【0063】
<第6実施形態>
図17は、
図14及び
図15に示した2組のローラーチェーンユニット102とギアプレート50からなる駆動機構100において、ギアプレート50,50の歯列51,51の位相を僅かにずらして形成したものである。フリーローラー82は、2組のローラーチェーン80,80で同じ位相となるように配置されている。歯列51,51は、同位相のフリーローラー82,82が、歯列51,51と噛合したときに、何れかがのフリーローラー82が歯列51と当接するように遊びを小さくするよう位相をずらしている。
【0064】
本実施形態の駆動機構100によれば、歯列51の位相をずらしたことで、フリーローラー82は噛合状態で歯列51と常に当接するから遊びが小さく、ローラーチェーン80とギアプレート50のバックラッシュを抑えることができる。
【0065】
上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【0066】
たとえば、上記実施形態では、ギアプレート50は環状、直線状であるが、円弧状等であってもよい。
【0067】
本発明の駆動機構100は、上記したターンテーブル10などの回転機構や、組立作業の溶接用ロボットの移動などの直動機構の駆動機構として好適である。また、ギアプレート50,50の位相をずらす事で噛み合い時のバックラッシを小さく抑えられるので、位置制御の精度を高めることのできるトラバーサーの駆動機構として利用することもできる。この場合、駆動機構100とは別に移動のための荷重を受ける車輪等を別途設けてもよい。
【0068】
また、本発明の駆動機構100は、たとえば、ラック・ピニオン式の駆動機構、アプト式等の駆動機構などの代替として使用することもできる。