JP2000514905A - 連結伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも２つの構成部材（１０，１１）を相互に相対的に摺動または回転する装置は、転動体ケージの受け（１４ａ）内を摺動方向（ｘ）に直角に移動できる転動体を伝達要素（１７）の係合要素に押込む押圧要素（１６ａ）を有する連結伝動装置を有する。係合要素の相互間隔は、転動体ケージ（１４）の受け（１４ａ）の間隔よりも少なくとも僅かに異なる分割比（ピッチ）を示す。係合要素が、円錐形または円錐台形ボア（１７ａ）であり、ボアのフランク（１７ｂ）において、転動体が、ボア（１７ａ）のある面に平行な面に１つの構成部材を支持することによって、大きい力の伝達が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の名称］ 連結伝動装置 ［技術分野］ 本願は、１９９６年７月２０日提出のドイツ特許出願１９６ ２９ ３５８． ８−１２の優先権を主張するものであり、その開示内容は、ここに本願の対象と もされることを明記する。 本発明は、請求項１の前置部に記載の連結伝動装置（カップリング装置）によ って少なくとも１つの構成部材を第２構成部材に対して摺動および／または回転 する装置に関する。 ［背景技術］ この種の装置は、ヨーロッパ特許ＥＰ０４２２２６３Ａ１から公知であり、例 えば、連結伝動装置で、所定の可変量の円周ピッチまたは角度ピッチを形成でき なければならない分割装置として使用される。この場合、各部材の再現性および 分割装置（Teilapparat）を介して伝達される力に対して高い要求が課せられる 。しかも、同時に、この種の装置は、作業（ワーク）センタにおいてまたはロボ ットと組合せて使用できる。公知の装置の場合、このため、互いに歯数の異なる ２つのリングギヤの間に、対向する歯フランクと当接する転動体（ロール体）を 挿入する。この場合、ボールは、押圧要素またはカム板によって、リングギヤに 何れにせよ深く挿入され、かくして、所望の変速比が得られる。かくして、この 公知の装置は、もちろん、１つの作用方向のみであるが、極めて精密な調節およ び変速を達成する。 ［発明の開示］ 従って、本発明の課題は、上記先行技術から出発して、より大きい力も確実に 面伝達できるよう冒頭に述べた種類の装置を改良することにある。 この課題は、請求項１の特徴を有する装置によって解決される。 より大きい力を伝達するため、転動体と円錐形ボアとの間の係合可能性（要素 ）またはペアリング可能性（要素）は、伝動装置の少なくとも一部において、も はや、リングギヤではなく、多数の円錐形穴または円錐台形穴である。かくして 、 転動体は、より大きい面で当接するので、２つの方向へ（例えば、回転方向およ び軸線方向へ）力を面伝達できる。即ち、カルテシアン座標系、円筒座標系、極 座標系または他の任意の座標系によって規定できる任意の形状の面において正確 に位置決めされる。 変速実施時により大きい経路（ストローク）を移動でき、しかも、位置決定（ 精度）を断念する必要のないよう、請求項２にもとづき、円錐形ボアまたは円錐 台形ボアには、自由度に関してのみ調整が行われるミゾを含む範囲が隣接し、従 って、問題なく摺動が可能である。 装置は、作業センタにおいて、例えば、チャックと関連させても使用できるの で、押圧要素またはカム板の角度が、請求項４にもとづき、自己ロック角度より も小さくなるよう、装置を構成できる。かくして、ひとりでに結合が外れないよ う、例えば、連結伝動装置を手動でまたは駆動装置によって結合（カップリング ）することが可能である。かくして、例えば、バネを使用せずに、圧縮トング、 引張トング、拡開トングまたは締付トングを押出すことができる。 他の変速比を達成したい場合は、例えば、２倍の変速が達成されるよう、請求 項６にもとづき２つの伝動装置を相互に係合させることができる。 請求項８〜１０に記載の実施形態の場合、特に、回転および旋回のために装置 を作業センタまたは作業ロボットに使用する際に必要な如き、極めてコンパクト な構造が得られる。 他の利点は、従属請求項から明らかになる。 ［図面の簡単な説明］ 第１図は、２つの構成部材を摺動可能に結合する円筒形装置の断面図であり、 第２，２ａ，２ｂ図は、相互に面で重畳して作用する装置の斜視図であり、 第３図は、多重に順次に作用する装置の伝達要素の範囲の拡大断面図であり、 第４図は、円筒形押圧要素の図面であり、 第５図は、偏平な押圧要素の図面である。 ［発明を実施するための最良の形態］ さて、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。もちろん、こ れらの実施例は、発明コンセプトを特定の物理的装置に限定することのない単な る例である。 装置は、連結伝動装置１２によって少なくとも１つの構成部材１０を第２構成 部材１１に対して摺動および／または回転するのに資する。この種の装置は、例 えば、公知の制御系が過大で複雑すぎないし高経費であるような作業センタまた はロボットにおいて回転運動および旋回運動を実現するために使用できる。しか も、装置は、高い変速能にもとづき、チャックと組合せてまたは倍力器（力変換 器）として２つの運動方向に使用できる。しかしながら、面支持にもとづき装置 を極めてコンパクトに構成でき、従って、回転運動および旋回運動の場合に特に 有利である。 使用範囲として、例えば、同時に螺着運動および／または回転運動を実施する 線形変速系が挙げられる。更に、装置は、エアシリンダと組合せてトング締付装 置として、取外または解放による迅速調節、機械の万力における無段のスライダ 線形微調節、他の固定要素（例えば、迅速締め具）、矯正プレス、ストローク装 置 は、制動力倍増器、手動倍力器、レバー倍力器または空気倍力器と組合せて使用 でき、ステアリング伝動装置の一部として使用でき、いうまでもなく線形伝動装 置と円周ピッチ伝動装置との組合せ機構にも適する。更に、例えば、カメラまた は望速鏡の微調整に、即ち、例えば、機器を湾曲面上を移動させ調整する必要が ある場合に、使用が可能である。この場合、このために従来は必要であるキザミ 付ナットの一部は不要である。 即ち、１次力導入方式の可能性も、使用分野と同じく多様である。第１図に、 液圧または空気圧作動方式を示した。しかしながら、この場合、１次力は、重力 、遠心力、漸次的制動および締付時の加速または減速、磁力またはバネ力から誘 導できる。作動力は、打撃または衝撃、流動または摩擦に起因し、機械的に、手 動または動力で形成できる。 第１図に、好ましくは構成部材１０，１１に対して位置不動の案内要素１３を 有する円筒形装置を示した。案内要素１３には、転動体ケージ（保持ないしガイ ドフレーム）１４が設けてあり、転動体ケージ１４の受け１４ａに摺動方向また は回転方向ｘへ配列された転動体１５（例えば、ボール）は、ケージ内を案内要 素１３または摺動方向ｘまたはｙに対して直角に移動できる。ボールは、直接に 並置できるが、第１図の場合には、受けは、列状に、相互に平行にずらして配置 とてあり、従って、例えば、大きい力の伝達のために、受けの間の材料の特性を より良く活用できる。 第１図に示した装置は、構成部材を相互に摺動させることができ、このため、 構成部材は、円筒形に配置してある。このような実施形態は、例えば、チャック と組合せて使用できる。押圧要素１６ａは、構成部材１０，１１の１つに（図示 の実施例の場合はは外側の構成部材１１に）配してある。押圧要素１６ａは、少 なくとも１つの線形に上昇、下降するくさび状転動路１６ｂを有し、この転動路 は、転動体１５に当接して転動体を転動体ケージ１４のプリズム状（柱状）受け １４ａ内に多かれ少なかれ（深く）押込む。この場合、他の構成部材１０は、内 側にあり、例えば、締付トングであってよい。この場合、この構成部材は、転動 体ケージ１４に向く側に複数の配列された係合要素を有する伝達要素１７と結合 される。上記係合要素は、直接に配列できまたは相互に等間隔を置いて配置でき る。上記係合要素には、押圧要素１６ａによって作動される転動体１５が押込ま れ、かくして、転動体は、少なくとも、係合要素のフランク１７ｂに接触（当接 ）する。この場合、対応する結合および減速ないし変速を達成するため、係合要 素の相互間隔は、少なくとも、転動体ケージ１４の受け１４ａの間隔とは僅かに 異なる分割比（ピッチ）を示す。図示してないが、転動体ケージの受け１４ａの 縁は、転動体の脱落を避けるため折曲げることができる。 両側で内面が円錐形をなす円筒形押圧要素１６ａを図面の右側へ移動すると、 右側にある転動体１５が、伝達要素により深く押込まれ、かくして、伝達要素は 、図面の左側へ移動される。押圧要素をストッパ２０まで左側へ破線の位置に移 動すると、係合要素の対応する間隔において、ピッチが転動体のピッチよりも大 きい限り、伝達要素１７は、例えば、１：１０の比で右側へ移動される。逆に、 転動体の間隔がボア１７ａの間隔よりも大きい場合、同期運動が生ずる。ボア間 隔と転動体１５の間隔との比が、変速比を決定する。 第１図および第３図から明らかな如く、転動体１５は、押圧要素１６ａ，２９ ，２９’および伝達要素１７のフランク１７ｂと接触する。即ち、通常、全体の ４ ０％を越える転動体が、伝達要素と作用結合するので、所望の力伝達が可能であ る。 係合可能性（要素）は、円錐形または円錐台形のボア１７ａである。かくして 、伝達要素１７および押圧要素１６ａに対する対応する当接状態が保証され、か くして、２つの自由度に関して特定の支持が保証される。かくして、ボアのフラ ンク１７ｂにおいて、転動体は、ボア１７ａが存在する面に平行な面に１つの構 成部材を支持する。かくして、２つの座標方向の位置決定が可能である面伝動が 達成される。カルテシアン座標、円筒座標、極座標が考えられるが、他の座標系 も考えられる。即ち、双方の方向が、任意の面（例えば、縦長のウォームの表面 、ボールの表面または平面）を形成できる。重要なのは、転動体の少なくとも一 部が円錐面に当接することだけである。この限りにおいて、受けは、転動体がな お円錐形ボアに貫入している際に転動体をボアに多かれ少なかれ深く押込むため プリズム状押圧要素が他の側から係合するプリズム（柱状体）であってよい。 必ずしもすべての係合要素が、円錐形ボアまたは円錐台形ボアである必要はな い。係合要素の一部をミゾまたは環状ミゾとして構成することは、全く可能であ る。かくして、ミゾは、ボアよりも安価に且つ精密に製造できるので、精密さと 位置精度が均衡されるという利点が得られる。 第１〜３図に、連結伝動装置によって摺動が規定される装置を示したが、この 方式は、回転運動のためにも容易に使用でき、この場合、まず、類型を成すヨー ロッパ特許ＥＰ０４２２２６３Ａ１の図１に示された如き構造が生ずる。この場 合、ボールは、円周上を周回し、カム板を介して転動体ケージの受け１４ａに導 入される。この場合、伝達要素は、同じく、対応する円錐形または円錐台形ボア １７ａを有する。この種のカム板は、例えば、２つの上昇面および下降面を有す る外側に配されたカム板（第４図）の円周２８の如き形状を有する。もちろん、 カム板を内側に設置して方式を反転することもでき、２つよりも多数の上昇面お よび下降面を設けることもできる。第１図の場合も、同じく、押圧要素を内側に 設置し、伝達要素を外側に設置することができる。 面支持と伝達率との組合せによって、運動遊びスペースが限定される。しかし ながら、これは、第１，２ａ，２ｂ図に示した如く、円錐形または円錐台形ボア １７ａを含む範囲以外に、配列されたボアの方向へ延び転動体を軸線方向へ摺動 させるためのミゾ３０を含む範囲を設けることによって、上記遊びスペースを除 去できる。しかしながら、ミゾを上記方向に対して直角の方向へ形成することも できる(第２ａ，２ｂ図)。この場合、ミゾに沿う方向へ案内され、他の方向へ案 内されないかストッパまたは定規によって案内される移動要素に沿う運動が可能 であり、かくして、ボールとの接触を失うことなく押圧要素２９をずらし、新し い箇所においてボア１７ａと再び結合させることができる。第２ｂ図から明らか な如く、装置のどの部分が位置不動であるかは問題ではない。 転動体は、係合要素のフランク１７ｂに遊びなく接触する。押圧要素の転動路 １６ｂは、摺動方向または回転方向ｘ，ｙに対して、転動体１５および押圧要素 １６ａの材料の自己ロック角度よりも小さい角度を有していれば好ましい。かく して、例えば、第１図の場合、押圧要素は、作動シリンダＺを介して、所望の位 置に変位させることができ、シリンダは、無圧力状態で切換えることができ、こ のような切換は、例えば、装置全体をロボットにおいて回転させる場合に重要で ある。上記状態においても、装置は、自己ロックにもとづき、もはや所望位置か ら外れることはない。締付トングまたは他の工具と組合せて使用した場合、バネ を使用せずに締付トング自体を再び押出すことができる。更なる安全方策として 、装置は、上記位置において、外側から係合する第２円錐体によって公知の態様 で補足固定され、この場合、しかも、転動体の平滑化作用にもとづき、装置の寿 命が損なわれることはない。上記連結伝動装置の場合、同時に、力を極めて強く 変成ないし変換することもできる。かくして、大きい静止モーメントまたは保持 モーメントを生ずる低速の運動に高回転数を変換できる。 伝動装置は、転動体１５自体の対角線方向の押圧によって調整され、摩耗はな い。なぜならば、転動体１５が、場合による損傷を平滑化するからである。転動 体１５は、ボア１７ａと押圧要素１６，２９と受け１４ａとの間に固定され、従 って、位置が定められる。 更に、例えば、第２図に示した如く、伝達要素１７に、回転方向または摺動方 向ｘに対して直角に係合要素と対向する側１７ｃに、第２連結伝動装置のための 別の係合可能性（要素）を設けることによって、所望の減速比（変速比）を更に 向上できる。この場合、押圧要素２９および転動体ケージ１４は、直線ｓ−ｓに 関して鏡像対象である。この限りにおいて、第２図下部には、転動体１５の他の 押圧要素２９’および他の転動体ケージ１４’が示してある。代替方策として、 同期運動するよう上下の押圧要素２９，２９’を結合でき、かくして、より大き い力を伝達でき、押圧要素の案内を節減できる。第２図から明らかな如く、この 場合、転動体１５は、四角形の頂点を形成するよう配される。しかしながら、転 動体は、三角形（好ましくは、等辺三角形）の頂点を形成するよう配されること もでき、この構成は、装置を球体状に使用する場合に特に有利である。 伝動装置と組合せる他の有利な方式の場合、第１図に示した複数の装置を、第 ３図に示した如く摺動方向または回転方向へ順次に配列する。この場合、同時に 、構成部材１０，１１の１つを転動体１５で支持できる。第３図に、自動作動方 式も示した。方向変更ローラを介して循環する移送ベルト３１に複数の押圧要素 ２９を組込めば、エンドレスの係合が、かくして、送りが、可能である。第４， ５図に、押圧要素２９の構造を示した。第５図に示した押圧要素は、平坦であり 、この限りにおいて、第４図の円筒形作動要素２７の展開状態に対応する。第４ 図において、母線は、半径方向外方および内方へ交互に延び、従って、摺動時、 転動体１５は受け１４ａ内で上下動される。この場合、作動要素は、閉鎖され、 伝動装置の汚染を防止する。第５図に示した平坦状態において、押圧要素２９は 、複数の高い点Ｈおよび低い点Ｔを有し、上記の点の間で、面は２つの方向へ下 降、上昇する。一般に、転動体上で押圧要素を方向とは無関係に使用できるよう 、押圧要素は、円錐形の、従って、転動体上で旋回させ得る転動路を有すること もできる。これは、例えば、ロボットによって、他の系へ押圧要素を容易に組換 えることを可能とする。基本的に、運動は、座標軸の方向のみならず、座標軸に 直角な方向または対角線の方向へも可能である。 旋回運動または回転運動を行うべき作業ロボットまたは作業センタと組合せて 使用する場合はまさに、装置がコンパクトな構造高さを有することが決定的であ る。この限りにおいて、押圧要素１６ａは、第１図において、作動シリンダＺと 一体である。この実施例において円筒形の押圧要素は、円筒形伝達要素１７を囲 み、作動シリンダＺの両側に負荷されるリングピストン１６の内面に設けてある 。 作動シリンダＺは、双方のシリンダチャンバ２１，２２を相互に分離する内側フ ランジ１８を有する。押圧要素を移動するため、リングピストン１６は、少なく とも１つの側に負荷される２つの半径方向フランジ１６ｃを有する。押圧要素を 第１図の左側へ移動するため、高圧媒体（例えば、空気）が、管路２３を介して シリンダチャンバ２２に導入される。右側へ移動するため、高圧媒体は、高圧管 路２４を介してシリンダチャンバ２１に導入される。作動シリンダＺの作用を更 に増大するため、基本的に、他のシリンダチャンバを順次に配列し、例えば、第 １図の右側の半径方向フランジ１６ｃに右側からも圧力を加えることもできる。 もちろん、関連の請求項と等価の範囲内で各種の設計変更が可能である。 ［符号リスト］ １６ リングピストン １９ ストッパ ２９ｄ 面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 連結伝動装置（１２）によって少なくとも１つの構成部材（１０）を第２ 構成部材（１１）に対して摺動および／または回転する装置であって、 −摺動および／または回転方向（ｘ）へ配列され転動体ケージ（１４，１４’ ）の受け（１４ａ）内を移動でる転動体（１５）のための転動体ケージ（１ ４，１４’）と、 −双方の構成部材（１０，１１）の１つに配され、少なくとも１つの転動路（ １６ｂ，２９ｂ）とともに転動路に当接する転動体（１５）を転動体ケージ （１４，１４’）の受け（１４ａ）内に多かれ少なかれ深く押込む押圧要素 （１６ａ，２９）と、 −前記双方の構成部材（１０，１１）の他の１つに配され、複数の配列された 係合要素を含む伝達要素（１７）を有し、押圧要素（１６ａ）によって作動 された転動体（１５）が少なくとも係合要素のフランク（１７ａ）と接触す るよう係合要素内に貫入し、係合要素の相互間隔が、少なくとも、転動体ケ ージ（１４，１４’）の受け（１４ａ）の相互間隔とは僅かに異なる分割比 （ピッチ）を示す形式のものにおいて、 係合要素が、少なくとも部分的に円錐形または円錐台形ボア（１７ａ）であり 、ボアのフランク（１７ｂ）において、転動体が、ボア（１７ａ）の存在する面 に平行な面内に１つの構成部材を支持することを特徴とする装置。 ２． 円錐形または円錐台形ボア（１７ａ）を含む範囲以外に、配列されたボア の方向へまたはこの方向に直角に延び転動体を軸線方向へ摺動させるためのミゾ （３０）を含む範囲が設けてあることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３． 転動体（１５）が、押圧要素（１６ａ，２９）によって誘起される少なく とも１つの上昇側および下降側で係合要素のフランク（１７ｂ）に遊びなく接触 することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。 ４． 押圧要素（１６ａ）の転動路（１６ｂ）が、摺動または回転方向（ｘ）に 対して、転動体（１５）および押圧要素（１６ａ）の材料の自己ロック角度より も小さい角度を有することを特徴とする請求項１〜３の１つに記載の装置。 ５． 構成部材（１０，１１）を相互に回転する場合は、押圧要素が、回転方向 へ増大、減少する少なくとも１つの上昇側および下降側を有するカム板（１５’ ）であることを特徴とする先行請求項１〜４の１つに記載の装置。 ６． 伝達要素（１７）が、回転または摺動方向（ｘ，ｙ）に対して直角に係合 要素と対向する側（１７ｃ）に、他の伝動装置の第２転動体群のための他の係合 要素を有することを特徴とする先行請求項１〜５の１つに記載の装置。 ７． 複数の前記装置が、順次に配列され、同時に、転動体（１５）を介して構 成部材（１０，１１）の１つを支持することを特徴とする先行請求項１〜６の１ つに記載の装置。 ８． 押圧要素（１６ａ）が、作動シリンダ（Ｚ）と一体であることを特徴とす る先行請求項１〜７の１つに記載の装置。 ９． 円筒形押圧要素（１６ａ）が、円筒形伝達要素（１７）を囲み、作動シリ ンダ（Ｚ）の両側に負荷されるリングピストン（１６）上に設けてあることを特 徴とする先行請求項１〜８の１つに記載の装置。 １０． リングピストンが、少なくとも１つの側に負荷される２つの半径方向フ ランジ（１６ｃ）を有することを特徴とする請求項９に記載の装置。