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発明の名称 定ピッチ回転走行機構
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−166048
公開日 平成10年(1998)6月23日
出願番号 特願平8−326421
出願日 平成8年(1996)12月6日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】滝本 智之 (外1名)
発明者 那須 均 / 岡本 多郁士 / 玉置 貞文
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 歯車を介して回転される1対の軸と、それぞれの軸に対向して走行するチェーンに係合したスプロケットと、一方の軸に回転軸方向変換器を介して駆動される回転チャックを有したスライドテーブルと、前記対向して走行するチェーンを駆動するモータで構成され、対向して走行するチェーンの速度を同一とし、1対の軸に設けた歯車の歯数に差を設けてなる定ピッチ回転走行機構。
【請求項2】 環状に走行する1連のチェーンの往・復側のそれぞれに歯車を介して回転される1対の軸に設けたスプロケットを係合させた請求項1記載の定ピッチ回転走行機構。
【請求項3】 それぞれに対向して走行するチェーンに係合するスプロケットを設け、歯車を介して回転される1対の軸の歯車またはスプロケットの何れかに一方向クラッチを挿着して軸に取り付けた請求項1または請求項2記載の定ピッチ回転走行機構。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は円筒形状の外周に螺旋上のものを加工するスパイラルフィン式熱交換器等の製造装置に適用する回転と走行を同期して行う機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の回転走行機構としては、特開昭59−144523号公報に示されるフィンチューブ加工機がある。
【0003】図4に示すように、チューブ転送装置1は、床面に敷設したレール2の上を走行する車輪3を有する台車4の上に搭載されている。
【0004】減速機付電動機5よりピニオン6、ギヤ7を経て軸8より分岐したウォーム軸9とかみ合うウォームホイール軸10に固定したギヤ11が、床面に固定されたラック12とかみ合うことによって前進する。
【0005】軸8は、更にベベルピニオン13、ベベルギヤ14、軸15、ベベルピニオン16、ベベルギヤ17を経て軸18に至る。軸18の一端にはフック式の万能継手19を固定し、軸20と接続し、この軸20の他の端にフック式の万能継手21を介して推進軸22と接続している。
【0006】推進軸22は、台車4の上部に固定された軸受23に回転自在に支持され、軸受23は、半径方向の荷重と牽引に伴う転送方向の荷重を負担する。推進軸22の他端にチューブ24の内面を掴むチャック25を有しており、チューブ24の回転は、減速機付電動機5によって推進軸22のチャック25を介して行われる。
【0007】上記構成において、減速機付電動機5を駆動することにより、ギヤ11が床面に固定されたラック12とかみ合って前進すると同時に、推進軸22も回転させ、この推進軸22の端に設けられチューブ24を掴んだチャック25も回転させられ、回転と走行が同期して行われるものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に示すラックとギヤのかみ合いにより前進させる構造では、ギヤ1回転での走行距離とチューブ1回転当たりの螺旋のピッチの比率を非常に大きくとる必要があるため、ウォーム減速機構を設けているが、ウォームギヤとウォームホイールの摺動面には充分な潤滑が必要なため開放状態での装置適用は不可能であり、大型のケーシング内に収納された汎用のウォーム減速機を使用せざるを得なかった。
【0009】また、ウォーム減速機構は大きな減速は可能であるが、伝達効率が非常に低いため、電動機には加工に必要な出力より遥かに大きな出力を有する電動機が必要となり、減速機の大型化と併せて装置が過剰に大型になり、構成が複雑になると共に可動部に大型の減速機と大型の電動機を搭載してこれを移動させるための駆動負荷が増加して、更に過剰な出力のモータを必要とするなどの欠点を有している。
【0010】本発明は従来の課題を解決するもので、簡素な構成で回転チャックと走行の機械的な同期駆動を可能とし、1台の駆動モータでロスのない運転を可能とすることを目的としている。
【0011】また、従来のラックとギヤの構成では、順方向への走行と逆方向への走行共に定ピッチの回転走行の同一の運転が余儀なく行われるため、本来の順方向の定ピッチ螺旋加工に必要な回転数にモータを設定すると、逆方向の戻し運転でも順方向と同一の速度しか出せず、無効な戻し運転に時間を要するため、生産性の低い装置となる欠点を有していた。
【0012】本発明はこの課題の解決も目的としており、順方向の駆動では初期の機能である定ピッチ回転走行を行うが、戻し運転である逆方向の運転では走行主体の運転として回転との同期を行わず、順方向の走行速度よりはるかに大きな速度での戻し運転を可能とし、生産性の高い装置を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため、本発明の定ピッチ回転走行機構は、歯車を介して回転される1対の軸にそれぞれ対向して走行するチェーンに係合したスプロケットを設け、一方の軸に回転軸方向変換器を介して駆動される回転チャックを有したスライドテーブルと、前記対向して走行するチェーンを駆動するモータで構成され、対向して走行するチェーンの速度を同一とし、1対の軸に設けた歯車の歯数に差を設けた構成となっており、1台の駆動モータで対向して走行するチェーンを駆動するだけでスライドテーブルの走行と回転チャックの回転運転を機械的に同期駆動させることが可能であり、1台の駆動モータでロスのない運転を可能とするものである。
【0014】また、それぞれにスプロケットを設け、歯車を介して回転される1対の軸に設けられた歯車またはスプロケットの何れかに1方向クラッチを挿着して軸に取り付けた構成となっているため、順方向の駆動では初期の機能である定ピッチ回転走行を行うが、戻し運転である逆方向の運転では走行主体の運転として回転との同期を行わず、順方向の走行速度よりはるかに大きな速度での戻し運転を可能とし、生産性の高い装置を提供するものである。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明は、歯車を介して回転される1対の軸と、それぞれの軸に対向して走行するチェーンに係合したスプロケットと、一方の軸に回転軸方向変換器を介して駆動される回転チャックを有したスライドテーブルと、前記対向して走行するチェーンを駆動するモータで構成され、対向して走行するチェーンの速度を同一とし、1対の軸に設けた歯車の歯数に差を設けたものであり、歯数に差のある1対の歯車を介して回転するそれぞれの軸に、対向して走行する同一速度のチェーンに係合したスプロケットを設けているので、軸は回転数が歯数の比率だけ異なっている。
【0016】このとき、チェーンとスプロケット軸との相対速度はスプロケットの回転数の関係と同一となるため、回転数が異なるスプロケットが同一速度のチェーンと係合している場合は、歯数の大きな歯車を設けた軸は回転数が少ないため、係合しているチェーンの進行方向への移動が発生して相対速度を減少させる。
【0017】一方、歯数の小さな歯車を有する軸は、回転数が大きいため係合しているチェーンの進行方向と逆方向への移動が発生して相対速度を増加させる。それぞれの軸のスプロケットと係合しているチェーンは対向して走行している結果、同一方向に進行することになる。
【0018】このときに進行する量は、軸に設けられているスプロケットの歯数とピッチ及び歯車の歯数の差により決定される。つまり、これらの数値を設定することにより回転チャック1回転の間に進行する量を固定できるため、これらの組み合わせの設定により所定のピッチとすることができる。
【0019】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明に加えて、環状に走行する1連のチェーンの往・復側のそれぞれに歯車を介して回転される1対の軸に設けたスプロケットを係合させたものであり、1本のチェーンで対向して走行するチェーンの機能を有することができ、更に簡素な構造とできる。
【0020】請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明に加えて、それぞれに対向して走行するチェーンに係合するスプロケットを設け、歯車を介して回転される1対の軸の歯車またはスプロケットの何れかに一方向クラッチを挿着して軸に取り付けたものであり、順方向に回転走行する場合は一方向クラッチが係止する方向に回転するため、前記と同様の作用が働き、チェーンとの相対回転数が同一となるようスライドテーブルが移動し設定の定ピッチ回転走行が行われる。
【0021】しかし、逆方向に駆動されると一方向クラッチがスリップして軸との連結回転が行われなくなり、それぞれの軸は独立した回転が可能となるため、順方向のように軸の回転数の差による微少な送りに限定されないため戻し方向には高速で走行させることができる。
【0022】
【実施例】以下、本発明による定ピッチ回転走行機構の第1の実施例について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の第1の実施例による定ピッチ回転走行機構を採用した螺旋フィンチューブの巻付装置の全体概略図であり、図2は同実施例による定ピッチ回転走行機構の斜視図である。
【0023】図において、100は巻付装置の本体ベースであり、スライドレール101でスライドテーブル102を摺動自在にガイドしている。103はスライドテーブル102に取付られた回転チャックで、ベルト104で回転軸方向を90度変換するベベルギヤ105の第1出力軸105bと連結している。106はベベルギヤ105の第2出力軸105cと主回転軸107を連結するカップリングである。
【0024】108は主回転軸107とキー結合された小歯車で、その先端には主スプロケット109が同じくキー結合されている。110は従回転軸であり、キー結合された大歯車111と1方向クラッチ112を挿着した従スプロケット113とを設けている。小歯車108と大歯車111とは、噛合い状態で主回転軸107と従回転軸110は連結回転するように配置されている。
【0025】114は、本体ベース100の両端に設けたスプロケット115の間に環状に張られたチェーンであり、上側チェーン114aが主スプロケット109と、下側チェーン114bが従スプロケット113とそれぞれ係合しており、スプロケット115にも一方向クラッチ112が挿着され、このスプロケット115の軸は回転不能に固定されている。スライドテーブル102には駆動モータ116が配置され、駆動モータ116の出力軸とベベルギヤ105の入力軸105aがベルト117で連結されている。
【0026】118は本巻付装置で製作される螺旋フィンチューブであり、チューブ119の外周に一定ピッチで帯板状のフィン材120が螺旋状に巻付けられたものであり、121はフィン材120の供給ユニット、122はチューブ119の供給ユニット、123はチューブ119の外周にフィン材120を巻付けるための巻付けユニットであるが、本実施例の定ピッチ回転走行機構の説明にはこれらの構成は不要なため、詳細な説明は省略する。
【0027】本実施例における主要部品の仕様は、チェーン114はリンクピッチPを5/8インチ、主スプロケット109及び従スプロケット113の歯数ZSは15である。小歯車108の歯数ZLを95、大歯車111の歯数ZBを100としており、ベベルギヤ105の速比及びベルト104及び117での伝達部の速比は何れも1:1に設定している。
【0028】上記構成による定ピッチ回転走行機構について、通常の巻付加工での加工時の動作について以下に説明する。
【0029】駆動モータ116の回転は、ベルト117によりベベルギヤ105の入力軸105aに伝達され、ベベルギヤ105の第1出力軸105bとベルト104で連結している回転チャック103が回転される。
【0030】同時に、ベベルギヤ105の第2出力軸105cと連結された主回転軸107も回転駆動され、小歯車108及び主スプロケット109は反時計方向に回転駆動されるとき、主スプロケット109と係合している上チェーン114aにはスライドテーブル102の後退方向の推力が作用する。
【0031】このとき、小歯車108と噛合っている大歯車111は、時計方向に回転駆動されるが、その回転数は主回転軸107の0.95に減速される。従回転軸110と従スプロケット113との間に挿着された一方向クラッチ112は時計方向の回転に対して係止する方向で取付られているため、従スプロケット113も時計方向に強制的に回転させられ、従スプロケット113と係合している下チェーン114bはスライドテーブル102の前進方向への推力が作用する。
【0032】上チェーン114aと下チェーン114bは何れも環状のチェーン114の一部であり、上チェーン114aの後退方向への作用と下チェーン114bの前進方向への作用は同一の作用力となり、スプロケット115に挿着した一方向クラッチ112のスリップ方向を反時計方向に設定しているため、上記推力によりチェーン114の走行が発生する。
【0033】一連のチェーン114に係合している同一歯数のスプロケット109,113の回転数が同一であれば、スプロケット109,113を設けたスライドテーブル102は同一地点に留まるが、主スプロケット109と従スプロケット113の回転数は歯車108,111の噛合いから100:95の関係であり、回転数は同一とはならないが、一連のチェーン114に係合している同一歯数のスプロケット109,113を一体のスライドテーブル102に設けているため、主回転軸107と上チェーン114aの相対速度と従回転軸11と下チェーン114bとの相対速度の比率も100:95となるような作用を来す。
【0034】つまり、主回転軸107は上チェーン114aの進行方向と逆の方向に走行することで上チェーン114aとの相対速度を増加せしめ、従回転軸110は下チェーン114bの進行方向に走行することにより相対速度を減少させる。
【0035】上チェーン114aと下チェーン114bは、環状に接続された一連のチェーン114であり、当然ながら進行方向は対向しているため、主回転軸107は上チェーン114aの進行方向と逆の前進方向に、従回転軸110は下チェーン114bの進行方向である前進方向に移動することになり、スライドテーブル102は前進方向に走行することになる。このときの主回転軸107と従回転軸110との回転数の比率が100:95となる速度で走行することになる。
【0036】この関係を数式で表すと(数1)の関係が成立し、これを整理すると(数2)となる。
【0037】
【数1】

【0038】
【数2】

【0039】本実施例の構成の数値を(数2)に代入すると(数3)となり、回転チャック4の1回転に対してスライドテーブル102は5.95mm移動することになる。
【0040】
【数3】

【0041】つまり、本実施例による螺旋フィンチューブ加工装置によると螺旋フィンのピッチ5.95mmという小さなピッチでの加工が行われることが判る。
【0042】次に、駆動モータ116の回転を逆転させた場合の動作について説明する。駆動モータ116を逆転するとベベルギヤ105及びこれとベルト104で連結された回転チャック103も逆方向に回転する。ベベルギヤ105の第2出力軸105cと連結した主回転軸107も逆方向の時計方向に回転し、歯車108,111で噛合っている従回転軸110は反時計方向に回転する。
【0043】しかし、従回転軸110と従スプロケット113の間に挿着した一方向クラッチ112に対しては一方向クラッチの滑り方向の回転となるため、従回転軸110の回転は従スプロケット113へは伝達されない。
【0044】一方、主スプロケット109と係合している上チェーン114aは、スライドテーブル102の前進方向への推力が発生し、スプロケット115には時計方向の回転力が加わる。
【0045】しかし、スプロケット115に挿着している一方向クラッチ112は、時計方向の回転では係止するため回動不能に固定された軸と一体となり、スプロケット115は回転できず、チェーン114は走行することができない。
【0046】従って、チェーン位置が固定された状態で主スプロケット109が時計方向に回転すると、スライドテーブル102は後退方向に移動し、戻り動作を行うことになる。
【0047】このとき、従スプロケット113も時計方向に回転する必要があるが、従回転軸110とは一方向クラッチ112の滑り方向回転となり自由な回転が可能となっている。
【0048】この戻り動作のときの速度は(数4)で求められ、本実施例の構成の数値を(数4)に代入して計算すると(数5)となる。
【0049】
【数4】

【0050】
【数5】

【0051】従って、加工時の前進方向の速度vF=5.95Nの40倍もの高速で後退し、短時間での戻り動作を行うことが可能となる。
【0052】また、駆動モータ116と回転チャック103はベルト104で連結されているだけであり、駆動モータ116と回転チャック103は完全に同期運転することができ、巻付ユニット123の駆動との同期制御が容易に行える。
【0053】図3は本発明の第2の実施例であり、第1の実施例と同一の構成部分は同一符号を付して説明は省略する。
【0054】本実施例は、駆動モータ116を本体ベース100に設け、チェーン114を直接駆動している。
【0055】チェーン114は、駆動モータ116で回転せしめられる駆動軸124に取付られた駆動スプロケット125で走行される正転チェーン114cと、反転軸126に取付られた反転スプロケット127で走行する逆転チェーン114dよりなっており、駆動スプロケット125と反転スプロケット127は、駆動軸124に設けた駆動歯車128aと反転軸126に設けた反転歯車128bを噛合わせるにより逆方向に回転する。このときの回転数は同一となるよう歯車128の歯数は同一としている。
【0056】また、反転スプロケット127と反転軸126の間には一方向クラッチ112を挿着している。スライドテーブル102に設けている主スプロケット109は逆転チェーン114dに、従スプロケット113は正転チェーン114cにそれぞれ係合しており、正転チェーン114cと逆転チェーン114dは並行して付設され、その走行方向は対向しているため、主回転軸107と従回転軸110は水平方向に配置され、スライドテーブル102上の同一平面に設置されている。
【0057】第2の実施例の動作は、巻付加工時は駆動モータ116を正転回転させることにより駆動軸124及び駆動スプロケット125が時計方向に回転し、正転チェーン114cはスライドテーブル102の前進方向に進行する。駆動軸124と歯車128で連結されている反転軸126は反時計方向に回転し、一方向クラッチ112の係止方向の回転となり反転スプロケット127も反時計方向に回転せしめられ、反転チェーン114dはスライドテーブル102の後退方向に進行する。
【0058】スライドテーブル102に設けている主回転軸107及び従回転軸110の関係は第1の実施例と同一であり、主回転軸107は逆転チェーン114dの進行方向と逆のスライドテーブル102の前進方向に、従回転軸110は正転チェーン114cの進行方向であるスライドテーブル102の前進方向に移動することでそれぞれの回転数の比率が適正となるため、第1の実施例と同様にスライドテーブル102には前進動作が加わり、その速度も第1の実施例の関係式の通りで回転チャック103の1回転当たり5.95mmの移動を生ずる。
【0059】駆動モータ116を逆転した場合は、駆動軸124及び駆動スプロケット125は反時計方向に回転し、正転チェーン114cはスライドテーブル102の後退方向の進行する。駆動軸124と歯車128で連結されている反転軸126は時計方向に回転されるが、一方向クラッチ112のスリップ方向の回転であり反転スプロケット127には回転力が伝達されないため、反転チェーン114dは停止状態になる。
【0060】この戻り動作での関係を数式で表すと(数6),(数7)の関係が成立し、本実施例の構成の数値を(数7)に代入すると(数8)となる。
【0061】
【数6】

【0062】
【数7】

【0063】
【数8】

【0064】従って、加工時の前進方向の速度vF=5.95Nの約20倍の速度で後退し、第1の実施例よりは遅いが、やはり短時間での戻り動作を行うことが可能となっている。
【0065】なお、本実施例での構成とするとスライドテーブル102には回転チャック103とベベルギヤ105を搭載するだけでシンプルな構造とすることができ、容積及び重量の大きな駆動モータ116を搭載する必要がないため、駆動負荷が小さくなり駆動モータ116の出力を低減できるという効果が発生する。
【0066】一方、駆動モータ116から回転チャック103への連結はチェーン114を介して行われるため、チェーン114のピッチばらつきや緩み等により駆動モータ116と回転チャック103を完全に同期運転することは難しく、巻付ユニット123との同期には若干のずれが来されるため、比較的精度の低い装置への適用に有効である。
【0067】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の定ピッチ回転走行機構は、歯車を介して回転される1対の軸と、それぞれの軸に対向して走行するチェーンに係合したスプロケットと、一方の軸に回転軸方向変換器を介して駆動される回転チャックを有したスライドテーブルと、前記対向して走行するチェーンを駆動するモータで構成され、対向して走行するチェーンの速度を同一とし、1対の軸に設けた歯車の歯数に差を設けてなるものであるから、簡素な構成で回転チャックと走行の機械的な同期駆動を可能とし、1台の駆動モータでロスのない運転を可能とすることができる。
【0068】また、環状に走行する1連のチェーンの往・復側のそれぞれに歯車を介して回転される1対の軸に設けたスプロケットを係合させたことにより、1本のチェーンで対向して走行するチェーンの機能を有することができ、更に簡素な構造とできる。
【0069】さらに、それぞれに対向して走行するチェーンに係合するスプロケットを設け、歯車を介して回転される1対の軸の歯車またはスプロケットの何れかに一方向クラッチを挿着して軸に取り付けたことにより、順方向の駆動では初期の機能である定ピッチ回転走行を行うが、戻し運転である逆方向の運転では走行主体の運転として回転との同期を行わず、順方向の走行速度よりはるかに大きな速度での戻し運転を可能とし、生産性の高い装置を提供することができる。




 

 


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