JP3962364B2 - 速度変換装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、速度変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
歯車の架け替えを自動で行い噛合する歯車の歯数比を変えて回転速度を変速させる速度変換装置において、歯車を上下移動させて歯車の架け替えを行なう歯車上下駆動機構には、一般的に直動式の油圧シリンダ装置が用いられ、また停電等で油圧源が落ちた場合に歯車の落下を防止するため、油圧回路上にシャットオフバルブを設けたり、スプリングにより自重を保持する機構を設けたものが用いられている。
【０００３】
しかし、一方で省エネや省資源の観点から油圧レス化が望まれているが、重量の大きな歯車を特に上下方向に移動する方式のものにおいては、大きな引き上げ力を必要とするため、大きな駆動力の出せる油圧シリンダ装置を用いなければならず、また落下の危険性を防止しなければならないことからも空圧等によるエアシリング装置に置き換えることはできず、そのため油圧レス化できずに省エネ資源化が図れなかった。
【０００４】
例えば、縦型旋盤のワークを設置する水平回転テーブルに設ける速度変換装置は、水平回転テーブルの回転軸やこれと連動する伝達回転軸を被駆動軸とし、この立設状態に配される被駆動軸に上下方向に歯数の異なる複数の変速歯車を設け、またこの被駆動軸と隣接並設した駆動軸に歯数の異なる複数の伝達歯数を回り止め状態にして上下スライド自在に設けた構成とし、回転駆動源によって駆動軸を回転させると、噛合する伝達歯車と変速歯車を介して被回動軸が伝達回転し、水平回転テーブルが回転するように構成している。
【０００５】
そして、この駆動軸に設けた伝達歯車を駆動軸に沿って上下動させて噛合する伝達歯車と変速歯車を夫々切り替えてこの噛合する歯車の歯数比を切り替えることで変速するように構成している。
【０００６】
従来は、このような変速時に伝達歯車を上下動させる歯車上下駆動装置として直動式の油圧シリンダ装置を用いざるをえなかった。
【０００７】
即ち、大型の縦型旋盤における回転テーブルの速度変換装置に用いる歯車は大型で重量があり、しかも上下動式であるために、前述のように油圧シリンダ装置を用いざるをえなく、油圧レス化が図れず省資源化が図れなかった。
【０００８】
本発明は、例えば大型の縦型旋盤における水平回転テーブルの回転速度変換装置において、大きな駆動力を出せなくても大型の速度変換のための架け換え用の歯車を上下動でき、落下の危険性も容易に防止できる構造に設計可能で、そのためこの歯車を上下動させる駆動装置としてエアシリンダ装置を採用することが可能で油圧レス化でき、省資源化を図れる構造となる画期的な速度変換装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【００１０】
被駆動軸１の上下方向に異なる歯数の複数の変速歯車２を設け、この被駆動軸１と並設する駆動軸３の上下方向に異なる歯数の複数の伝達歯車４を設け、この変速歯車２若しくは伝達歯車４の位置を上下動させて前記一の変速歯車２と前記一の伝達歯車４とを歯合させる歯車上下駆動機構５を設けて、歯合する前記変速歯車２と前記伝達歯車４の歯数比を切り替えて被駆動軸１の回転速度を変速させる速度変換装置において、前記歯車上下駆動機構５の駆動装置６及びこの駆動装置６によって水平方向に進退移動する一対の駆動移動部９を、前記変速歯車２と前記伝達歯車４を設けたギアボックス上に設置し、この各駆動移動部９に水平に対して傾斜する案内傾斜面８を設け、前記変速歯車２若しくは前記伝達歯車４を前記被駆動軸１若しくは前記駆動軸３に対して上下方向にスライド自在にして回り止め状態に設け、この上下方向にスライド自在に設けた前記変速歯車２若しくは前記伝達歯車４とベアリングを介して回動自在にして上下動に対して一体化した取付部 11 Ｂに上下動部11としての引動軸部11Ａを立設し、この引動軸部11Ａの上端部を前記駆動装置６及び前記一対の駆動移動部９を設置した前記ギアボックス上面に突出し、この引動軸部11Ａの突出上端部に前記ギアボックス上面に設けたガイド部に案内されて水平移動する前記一対の駆動移動部９の前記案内傾斜面８に案内当接するローラを採用した案内当接部10を対向状態に設け、少なくとも前記歯車上下駆動機構５の駆動装置６の進退ロッド７を前進若しくは後退駆動して、前記一対の駆動移動部９を前記ギアボックス上面に沿って水平方向に駆動移動させたとき、この駆動移動部９に設けた前記案内傾斜面８に対して相対的に前記一対の案内当接部10が夫々この案内傾斜面８に沿って登り上がり、この案内当接部10が上動し、この案内当接部10の上動によってこの案内当接部10を設けた前記上下動部11としての引動軸部11Ａが上動して、前記駆動移動部９の移動による前記案内傾斜面８の移動により前記案内当接部10を介して前記引動軸部11Ａが引き上げ移動して前記取付部 11 Ｂが上 動し前記変速歯車２若しくは前記伝達歯車４が前記被駆動軸１若しくは前記駆動軸３に回り止め状態のまま引き上げスライド移動するように前記歯車上下駆動機構５を構成し、少なくとも前記案内傾斜面８の上部側に、この案内傾斜面８に案内されて上動し前記変速歯車２と前記伝達歯車４とが噛合する位置まで上動した前記案内当接部10を水平支承する案内水平面12を連設し、この前記案内傾斜面８の上部側に連設した案内水平面12に、この案内傾斜面８に案内されて上動し前記変速歯車２と前記伝達歯車４とが噛合する位置まで上動した前記案内当接部10が、戻り下動止めされる前記案内傾斜面８の傾斜と逆に傾斜する逆勾配13若しくは前記案内当接部10が係合する係合凹部13'を設けた構成とし、前記歯車上下駆動機構５の駆動装置６は、油圧シリンダ装置ではなくエアシリンダ装置として構成したことを特徴とする速度変換装置に係るものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
好適と考える本発明の実施の形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいてその作用効果を示して簡単に説明する。
【００１２】
速度変換のために例えば駆動軸３側に設けた複数の伝達歯車４を一斉に駆動軸３に沿って上下動させる構造に設計した場合は、歯車上下駆動装置５の駆動装置６を作動させて例えば進退ロッド７を介して駆動移動部９を前進駆動若しくは後退駆動させて、この駆動移動部９の案内傾斜面８を略水平方向に駆動移動させると、この案内傾斜面８に当接している案内当接部10がこの案内傾斜面８を相対的に登り上がり案内当接部10は上昇し、この案内当接部10を設けた上下動部11が上昇することで伝達歯車４は上昇する。
【００１３】
逆に案内傾斜面８を逆方向に駆動移動するか駆動を停止してフリーにすることで例えば伝達歯車４や上下動部11の自重によって案内当接部11は案内傾斜面８を下り伝達歯車４は下動することとなる。
【００１４】
このように駆動装置６により駆動移動部９を進退駆動することで（一方向のみへの駆動としても良いし、双方向への駆動としても良い）、駆動移動部９の移動によって案内傾斜面８が移動することにより案内当接部10はこれに案内されて上下動し、これにより案内当接部10を設けた上下動部11を介して伝達歯車４が上下動することになる。
【００１５】
従って、この伝達歯車４の上下動によって一の伝達歯車４を一の変速歯車２に切り替えて噛合させることで、噛合する伝達歯車４と変速歯車２との歯数比が切り替えられ被駆動軸１の回転速度が変速することとなる。
【００１６】
従って、このようにたとえ重量のある伝達歯車４を上下方向に駆動して変速する構成であっても、伝達歯車４を上下方向に直動駆動するのではなく、案内傾斜面８を有する駆動移動部９を駆動装置６による進退ロッド７の進退によって略水平方向に移動し、この案内傾斜面８によって案内当接部10、上下動部11を介して伝達歯車４を上動する構成のため、例えば案内傾斜面８の傾斜を緩やかにすることで（例えば４５°以下）、被駆動軸１の進退ストロークは長くなるが大きな駆動力を要しないため駆動装置６を油圧シリンダ装置でなくてもエアシリンダ装置で構成でき、油圧レス化が図られ、省資源化が図れる。
【００１７】
また、更に単にこの案内傾斜面８の上部側に案内水平面12を連設したり、逆勾配13若しくは案内当接部10が係合する係合凹部13'，逆勾配13を設けることで、伝達歯車４を上動させた位置をこの案内水平面12や逆勾配13や係合凹部13'で支承あるいは戻り下動止めしておくことが容易に実現できるため、簡易な構成でありながら、たとえ停電等によって油圧や空圧の供給が落ちても落下防止でき、簡易な構成で確実に落下防止が図れる安全対策の万全な画期的な速度変換装置を容易に実現可能な構成となる。
【００１８】
【実施例】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００１９】
本実施例は、以下のような大型の縦型旋盤でのワークを設置する水平回転テーブルに設ける速度変換装置に本発明を適用したものである。
【００２０】
即ち、本実施例では、水平回転テーブル14の回転軸と連動する伝達回転軸を被駆動軸１とし、この立設状態に配される被駆動軸１に上下方向に歯数の異なる二種類の変速歯車を設け、またこの被駆動軸１と隣接並設した駆動軸３に歯数の異なる二種類の伝達歯数を回り止め状態にして上下方向に一体となってスライドするように設けた構成とし、回転駆動源によって駆動軸３を回転させると、噛合する伝達歯車４と変速歯車２を介して被回動軸１が伝達回転し、水平回転テーブルが回転するように構成している。
【００２１】
そして、本実施例では軸は移動させずこの駆動軸３にスライド自在に設けた伝達歯車４を駆動軸３に沿って上下動させて噛合する伝達歯車４と変速歯車２を夫々切り替えてこの噛合する歯車の歯数比を切り替えることで変速するように構成している。
【００２２】
即ち、本実施例では、二組の変速歯車２と伝達歯車４とし、二つの伝達歯車４を一斉に下動したときに噛合する変速歯車２とこの一の伝達歯車４との歯数比と、二つの達歯車４を一斉に上動したときに噛合する変速歯車２とこの一の伝達歯車４との歯数比が異なるように構成して、二通りの速度に変速できるように構成している。言い換えれば、下動位置で噛合する場合と上動位置で噛合する場合とで、異なる変速歯車２と伝達歯車４とが噛合して二通りの速度に変更できるように構成している。
【００２３】
本実施例ではこのような速度変換装置において、前記歯車上下駆動機構５の駆動装置６（エアシリンダ装置）を前記歯車２，４を設けたギアボックス上に設置して、このエアシリンダ装置６の進退ロッド７が水平方向に進退駆動制御されるように構成し、この進退ロッド７によって略水平方向に移動する案内傾斜面８（水平方向に対して傾斜する案内面）を有する駆動移動部９を設け、前記伝達歯車４を上下動させる前記上下動部11の上端部に前記案内傾斜面８に案内当接する案内当接部10を設け、前記駆動装置６の進退ロッド７を前進方向駆動することで、前記駆動移動部９の案内傾斜面８を略水平方向に駆動前進移動させ、この移動する案内傾斜面８に案内され前記案内当接部10が案内傾斜面８に沿いつつ上動することでこの案内当接部10を設けた上下動部11を上動させ前記伝達歯車４を上動させるように前記歯車上下駆動機構５を構成している。
【００２４】
更に説明すると、異なる歯数の大小二つを一体とした伝達歯車４を駆動軸３に対して上下方向にスライド自在にして回り止め状態に設け、この上下二つの伝達歯車４と更にベアリングを介して上下動に対して一体化した取付部11Ｂに前記上下動部11としての引動軸部11Ａを立設し、この引動軸部11Ａの上端部を前記駆動装置６（エアシリンダ装置）を設置したギアボックス上面に突出し、この突出上端部にギアボックス上面に設けたガイド部に案内されてこのギアボックス上面に沿って水平に移動する駆動移動部９の案内傾斜面８に案内当接する前記案内当接部10を設けている。
【００２５】
具体的には、前記駆動移動部９には中央を境に移動方向に対する左右に案内傾斜面８が設けられていて、前記引動軸部11Ａはこの駆動移動部９の中央から上方へ突出し、この突出上端の左右にローラを採用した案内当接部10を設け、このローラ状の左右の案内当接部10が夫々左右の案内傾斜面８に案内当接するように構成している。
【００２６】
従って、前記歯車上下駆動機構５の駆動装置６の進退ロッド７を前進駆動して、前記駆動移動部９を駆動移動させたとき、この駆動移動部９の上面に設けた前記案内傾斜面８に対して相対的に前記案内当接部10が案内傾斜面８に沿って転がりながら登り上がり、この案内傾斜面８の押し上げによってこの案内当接部10が上動し、この案内当接部10の上動によってこの案内当接部10を設けた前記上下動部11（引動軸部11Ａ，取付部11Ｂ）が上動して、前記駆動移動部９の移動による前記案内傾斜面８の移動により前記案内当接部10を介して前記引動軸部11Ａ，取付部11Ｂが引き上げ移動して二つの伝達歯車４が駆動軸３に回り止め状態のまま引き上げスライド移動するように前記歯車上下駆動機構５を構成している。
【００２７】
また、本実施例では、前記案内傾斜面８の上部側に、この案内傾斜面８に案内されて上動し前記変速歯車２と前記伝達歯車４とが噛合する位置まで上動した前記案内当接部10を水平支承する案内水平面12を連設し、この案内傾斜面８の上部側に連設した案内水平面12に、この案内傾斜面８の傾斜と逆に傾斜する逆勾配13を有する係合凹部13'を設け、上動したときこの係合凹部13'に案内当接部10が係合し、案内当接部10が案内水平面12に支承保持されると共に、この係合凹部13'の逆勾配13によって係止保持され、伝達歯車４が上動して一の伝達歯車４と一の変速歯車２とが噛合した上動位置が確実に保持されるように構成している。
【００２８】
即ち、本実施例では、二通りの速度に変速する実施例で、伝達歯車４を上動した時と、下動した時で、夫々別の伝達歯車４と変速歯車２とが噛合し、その中間は移動範囲となる構成とし、この移動範囲に対応する案内傾斜面８の上部側には案内水平面12を設け、下部側にも案内水平面12’を設け、噛合する位置では案内当接部10は案内傾斜面８の途中になく必ず水平面で支承されるようにしている。
【００２９】
従って、上動した位置でも前述のように案内水平面12で支承され（案内当接部10は案内傾斜面８の途中にないため）、たとえ駆動装置６の駆動が切れても案内傾斜面８を下がり落ちることはないため、伝達歯車４の上動は確実に保持できることとなる。
【００３０】
従って、この案内傾斜面８を例えば４５°以下の緩やかな傾斜とすれば、エアシリンダ装置であっても、この駆動移動部９による案内傾斜面８の駆動移動によって、案内当接部10は案内上昇して伝達歯車４を持ち上げることができ、上動位置で伝達歯車４と変速歯車２とが噛合する状態では、案内当接部10は案内傾斜面８を登り終えた案内水平面12に支承されることで戻り動して伝達歯車４が落下するおそれがなく、たとえ上昇する歯車が重くてもエアシリンダ装置でも上昇でき、且つ確実に支承保持できる。
【００３１】
また、更に本実施例では、この案内水平面12に逆勾配13を有する係合凹部13'（逆勾配13のみでも良い）を設けているため、一層確実に戻り下動が阻止され、落下防止を確実に行なえる。
【００３２】
しかも、係合凹部13'を設ければ、噛合状態を位置決め保持できるため、駆動制御が容易となる上、安定した回転伝達が行なえ一層秀れた速度変換装置となる。
【００３３】
また、本実施例では二段変速としたが数段に変速する場合は、案内傾斜面８を複数連設し、その間の噛合位置に夫々案内水平面12を設けることになる。
【００３４】
また、案内当接部10は左右に設けた案内傾斜面８に夫々当接させたので、この上下動が安定して行なえ、しかも、案内当接部10はローラ状とし、更に遊転自在に設けたから、摩擦が少なく、始動もスムーズに行なえ、一層スムーズな上下動をエアシリンダ装置で行なえる。
【００３５】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したから、例えば大型の縦型旋盤における水平回転テーブルの回転速度変換装置において、大きな駆動力を出せなくても大型の速度変換のための架け換え用の歯車を上下動でき、落下の危険性も容易に防止できる構造に設計可能で、そのためこの歯車を上下動させる駆動装置としてエアシリンダ装置を採用することが可能で油圧レス化でき、省資源化を図れる構造となる画期的な速度変換装置となる。
【００３７】
また、本発明においては、簡易な構成で容易に実現できる実用性に秀れた速度変換装置であり、回転駆動状態（噛合状態）での上動位置が案内水平面により支承保持されるため、たとえ停電で駆動が落ちても下動（落下）することがなく、極めて簡易な構成で安全性にも秀れる画期的な速度変換装置となる。
【００３８】
また、本発明においては、更に逆勾配を有する係合凹部（逆勾配のみでも良い）を設けているため、一層確実に戻り下動が阻止され、落下防止を確実に防止でき、係合凹部を設ければ、噛合状態を位置決め保持できるため、駆動制御が容易となる上、安定した回転伝達が行なえる極めて画期的な速度変換装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施例の本発明を適用した大型の縦型旋盤の斜視図である。
【図２】 本実施例の要部の説明斜視図である。
【図３】 本実施例の要部の説明断面図である。
【図４】 本実施例の図３の状態から伝達歯車を上動させて高速に変速した状態での説明断面図である。
【図５】 本実施例の図３における伝達歯車径方向での拡大説明断面図である。
【図６】 本実施例の伝達歯車の上動時に案内当接部が支承係止されて上動位置が支承係止保持されることを示す拡大説明図である。
【符号の説明】
１ 被駆動軸
２ 変速歯車
３ 駆動軸
４ 伝達歯車
５ 歯車上下駆動機構
６ 駆動装置
７ 進退ロッド
８ 案内傾斜面
９ 駆動移動部
10 案内当接部
11 上下動部
11Ａ 引動軸部
11 Ｂ 取付部
12 案内水平面
13 逆勾配
13’ 係合凹部

Claims (1)

1. 被駆動軸の上下方向に異なる歯数の複数の変速歯車を設け、この被駆動軸と並設する駆動軸の上下方向に異なる歯数の複数の伝達歯車を設け、この変速歯車若しくは伝達歯車の位置を上下動させて前記一の変速歯車と前記一の伝達歯車とを歯合させる歯車上下駆動機構を設けて、歯合する前記変速歯車と前記伝達歯車の歯数比を切り替えて被駆動軸の回転速度を変速させる速度変換装置において、前記歯車上下駆動機構の駆動装置及びこの駆動装置によって水平方向に進退移動する一対の駆動移動部を、前記変速歯車と前記伝達歯車を設けたギアボックス上に設置し、この各駆動移動部に水平に対して傾斜する案内傾斜面を設け、前記変速歯車若しくは前記伝達歯車を前記被駆動軸若しくは前記駆動軸に対して上下方向にスライド自在にして回り止め状態に設け、この上下方向にスライド自在に設けた前記変速歯車若しくは前記伝達歯車とベアリングを介して回動自在にして上下動に対して一体化した取付部に上下動部としての引動軸部を立設し、この引動軸部の上端部を前記駆動装置及び前記一対の駆動移動部を設置した前記ギアボックス上面に突出し、この引動軸部の突出上端部に前記ギアボックス上面に設けたガイド部に案内されて水平移動する前記一対の駆動移動部の前記案内傾斜面に案内当接するローラを採用した案内当接部を対向状態に設け、少なくとも前記歯車上下駆動機構の駆動装置の進退ロッドを前進若しくは後退駆動して、前記一対の駆動移動部を前記ギアボックス上面に沿って水平方向に駆動移動させたとき、この駆動移動部に設けた前記案内傾斜面に対して相対的に前記一対の案内当接部が夫々この案内傾斜面に沿って登り上がり、この案内当接部が上動し、この案内当接部の上動によってこの案内当接部を設けた前記上下動部としての引動軸部が上動して、前記駆動移動部の移動による前記案内傾斜面の移動により前記案内当接部を介して前記引動軸部が引き上げ移動して前記取付部が上動し前記変速歯車若しくは前記伝達歯車が前記被駆動軸若しくは前記駆動軸に回り止め状態のまま引き上げスライド移動するように前記歯車上下駆動機構を構成し、少なくとも前記案内傾斜面の上部側に、この案内傾斜面に案内されて上動し前記変速歯車と前記伝達歯車とが噛合する位置まで上動した前記案内当接部を水平支承する案内水平面を連設し、この前記案内傾斜面の上部側に連設した案内水平面に、この案内傾斜面に案内されて上動し前記変速歯車と前記伝達歯車とが噛合する位置まで上動した前記案内当接部が、戻り下動止めされる前記案内傾斜面の傾斜と逆に傾斜する逆勾配若しくは前記案内当接部が係合する係合凹部を設けた構成とし、前記歯車上下駆動機構の駆動装置は、油圧シリンダ装置ではなくエアシリンダ装置として構成したことを特徴とする速度変換装置。

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