JPH08232982A - クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高速で回転する原動軸と、停止している従動軸
を定位置で衝撃無く連結させ、又連結状態で高速で回転
する原動軸と従動軸を離脱させ従動軸を定位置に衝撃無
く停止させる。 【構成】原動軸１に固定され原動軸１と共に回転する回
転カム２と、常時停止している固定カム６と、従動軸４
に固定され従動軸４と共に回転する慴動機構３１と、そ
の慴動機構３１により移動し回転カム２により動作を規
制される回転体３２と、固定カム６により動作を規制さ
れる回転体３３と、回転体３２と３３の移動方向を制御
する制御機構５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速で回転する原動軸
と、停止している従動軸を定位置で衝撃無く連結させ、
又連結状態で高速で回転する原動軸と従動軸を離脱させ
従動軸を定位置に衝撃無く停止させるクラッチに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来は原動軸から従動軸への動力の伝達
の制御には連結部に摩擦板を用いた摩擦クラッチや、連
結面に歯を設けた噛み合いクラッチを用いていた。

【０００３】

【発明が解決しようする課題】従来の摩擦クラッチは定
位置で原動軸と従動軸を連結することは摩擦力による連
結の為不可能であり、原動軸と従動軸の相対速度が大き
くなればなるほどその誤差は大きく、又従動軸は急激に
加速される為衝撃が発生する。次に従来の噛み合いクラ
ッチは定位置での連結は一部のクラッチのみ原動軸と従
動軸の相対速度が１００ｒｐｍ以下では可能であるが、
歯の噛み合いによる連結の為、連結時に大きな衝撃が発
生する。以上のように従来の方法では原動軸と停止して
いる従動軸を定位置で連結する場合、原動軸の回転が１
００ｒｐｍ以下でのみ可能であるが、その連結時に噛み
合う歯と歯が原動軸の回転速度で衝突する為、発生する
大きな衝撃は避けられないものであった。

【０００４】

【問題を解決するための手段】以上の問題を解決する為
に、原動軸１に固定され原動軸１と共に回転する回転カ
ム２と、常時停止している固定カム６と、従動軸４に固
定され従動軸４と共に回転する慴動機構３１と、その慴
動機構３１により移動し回転カム２により動作を規制さ
れる回転体３２と、固定カム６により動作を規制される
回転体３３と、回転体３２と３３の移動方向を制御する
制御機構５から構成する。

【０００５】

【作用】回転カム２が回転し固定カム６との一定条件が
整った時点で、回転体３２と３３に外力の方向を切り換
えるか、又は強制的に移動方向を換えて回転体３２と３
３を慴動機構３１上で移動を開始させる。その時回転体
３２と３３は回転カム２と、固定カム６により規制され
ながら移動する。その移動に伴い従動軸４は停止状態か
ら序々に加速されて回転を開始した後、回転体３２は回
転カム２の定位置に固定され、回転体３２、３３と従動
軸４と回転カム２と原動軸１は一体となり回転を続け
る。次に回転カム２が回転し固定カム６との一定条件が
整った時点で、回転体３２と３３に加えている外力の方
向を逆方向に切り換えるか、又は強制的に移動方向を換
えることにより回転体３２と３３を慴動機構３１上で移
動を開始させる。その時回転体３２と３３は回転カム２
と、固定カム６により規制されながら移動を開始する。
その移動に伴い従動軸４は回転状態から序々に減速した
後、回転体３３は回定カム６の定位置に固定され、従動
軸４は回転を停止し停止状態を保つ。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 第１の実施例 図１は本発明のクラッチの断面図を示す。このクラッチ
は原動軸１に固定され原動軸１と共に回転する回転カム
２と、常時停止している固定カム６と、従動軸４に固定
され従動軸４と共に回転する慴動機構３１と、その慴動
機構３１により移動可能に組みつけられ回転カム２のカ
ム溝に嵌り動作を規制される回転体３２と、固定カム６
のカム溝に嵌り動作を規制される回転体３３と、回転体
３２と３３に外力を加えるエア−シリンダ５１からなる
制御機構５で構成される。図２は、回転体３３の動作を
規制する固定カム６のカム溝を正面から示す。回転体３
３と回転体３２は原動軸１側から見て重なり合う位置に
あり、従動軸心を通る線上を慴動機構３１で移動する。
更にｒからＲまで移動可能でエア−シリンダ５１で移動
可能な両方向に外力が加えられるように構成される。図
３は、原動軸１に固定した回転カム２で回転体３２の動
作を規制するカム溝を正面から示す。ｒとＲは回転体３
２の移動限界位置を示す。

【０００７】図４、図５、図６に基づいてクラッチの動
作を説明する。各図の破線は固定カム６のカム溝を表
し、実線は回転カム２のカム溝と回転体３２と３３を表
す。これらの平面図では回転体３２と３３は重なり合う
位置にあり、回転カム２は矢印の方向に回転を続ける。
図４について説明すると、回転体３３は固定カム６のＶ
字状のカム溝の先端に位置し、回転体３２は回転カム２
のカム溝の円状の溝２１に位置する。この時回転体３２
と３３は２つのカムの中心に向かって制御機構５である
エア−シリンダ５１により加圧されている。従って回転
カム２は原動軸１と共に回転を続けるが回転体３２が円
状の溝２１の中にある為、原動軸１の回転は回転体３２
の取り付けてある従動軸４に回転を伝えることができ
ず、回転体３２は回転カム２の円状の溝２１の中を移動
する。その時、他方の回転体３３は固定カム６のＶ字状
の先端に位置しエア−シリンダ５１により固定カム６の
中心に向かって加圧されている為、回転体３３は固定さ
れた状態になっている。従って回転体３３の取り付けて
ある従動軸４は固定状態で定位置で停止している。

【０００８】次に図５について説明すると回転カム２が
回転し、固定カム６との位置関係が図のようになると回
転体３２と３３に加えられる外力の方向により従動軸４
が停止状態を保つか又は回転を開始するが決まる。それ
は回転体３２と３３に働くエア−シリンダ５１からの外
力がカムの中心に向かって働いている場合は、回転体３
２は回転カム２の円状の溝２１の中を移動しようとする
が、外力がカムの外周方向に向かっている場合は、回転
体３２は回転カム２の外周方向へ移動しようとし、停止
している回転体３２の位置にＶ字状の溝２２の入口が合
うとその溝２２の方向に移動を開始する。その時回転体
３３は固定カム６のＶ字状の先端から移動を開始し溝６
３を移動する。従って回転体３２は回転カム２の溝２２
に、回転体３３は固定カム６の溝６３に規制されながら
図６のように移動する。その為回転体３２と３３は一定
の条件の移動速度で移動を開始し、それにより従動軸４
は回転を開始する。この回転カム２の溝２２と固定カム
６の溝６３を構成するカム曲線の組み合わせにより、従
動軸４の回転開始時の運動特性を理想の状態に近付ける
ことができる。

【０００９】次に図７について説明すると、回転体３２
と３３は回転カム２の溝２２に、回転体３３は固定カム
６の溝６３に規制されながら移動を完了し、図７の状態
になる。回転体３２は回転カム２のＶ字状の溝の先端に
固定された状態になり、回転体３３は固定カム６の円状
の溝６１に位置する。その為回転体３２の取り付けてあ
る従動軸４は回転カム２の取り付けてある原動軸１と一
体となり回転する。

【００１０】次に図８について説明すると回転カム２が
回転し、固定カム６との位置関係が図のようになると回
転体３２と３３に加えられる外力の方向により従動軸４
が停止状態を保つか又は回転を停止するが決まる。それ
は回転体３２と３３に働くエア−シリンダ５１からの外
力がカムの外周に向かって働いている場合は、回転体３
３は固定カム６の円状の溝６１の中を移動しようとする
が、外力がカムの中心方向に向かっている場合は、回転
体３３は固定カム６の中心方向へ移動しようとし、停止
している回転体３３の位置にＶ字状の溝６２の入口が合
うとその溝６２の方向に移動を開始する。その時回転体
３２は回転カム２のＶ字状の溝の先端から移動を開始し
溝２３を移動する。従って回転体３２は回転カム２の溝
２３に、回転体３３は固定カム６の溝６２に規制されな
がら移動する。その為回転体３２と３３は一定の条件の
移動速度で移動を開始し、それにより従動軸４は減速し
回転を停止する。この回転カム２の溝２３と固定カム６
の溝６２を構成するカム曲線の組み合わせにより、従動
軸４の回転停止時の運動特性を理想の状態に近付けるこ
とができる。以上のように制御機構５の外力の方向を２
つのカムのカム溝が重なり合う前に切り替えることによ
り、回転体３２と３３を慴動機構３１上を移動させ、回
転体３２を回転カム２の定位置に固定させ従動軸４を原
動軸１と共に回転させるか、又は回転体３３を固定カム
６の定位置に固定させ従動軸４を停止させる。以上のよ
うに制御機構５のエア−シリンダ５１の動作の切り換え
で従動軸４の回転を開始したり停止したりする事が自由
にできる。制御機構５はエア−シリンダ５１以外にソレ
ノイドやスプリングやモ−タ−等でも同様の働きをさせ
ることができる。回転カム２の円状の溝２１部は必ずし
も溝である必要は無く溝の外側の壁だけでも良く、又固
定カム６の円状の溝６１部は必ずしも溝である必要は無
く溝の内側の壁だけでも良い。図２の回転カム２と図３
の固定カム６のカム溝の形状を相互に変更しても同様の
効果が得られる。

【００１１】第２の実施例 回転体３２と３３の移動方向を切り換える為に図９のよ
うに制御機構５である切換片５２を外部から制御する。
これは回転カム２のカム溝２１を通過中の回転体３２を
図９のように切換片５２を働かせカム溝２２の方向に移
動方向を切り換える。これは固定カム６にも同様の切換
片５２を設け外部から制御することにより回転体３２と
３３を慴動機構３１上を移動させ、回転体３２を回転カ
ム２の定位置に固定させ従動軸４を原動軸１と共に回転
させるか、又は回転体３３を固定カム６の定位置に固定
させ従動軸４を停止させる。以上のように制御機構５の
切換片５２で従動軸４の回転を開始したり停止したりす
る事が自由にできる。

【００１２】第３の実施例 回転体３２と３３を図１０のように軸心方向に移動可能
なで上下２箇所で保持される機構とし、更に回転体３２
と３３をカムの中心方向にスプリング等で加圧してお
く。又カム溝を図１１のようにａ，ｂ，ｃ，ｄ間は深
く、ｅ間は浅く構成し、カムの外周に設けた制御機構５
によりロ−ラ−３４を適宜上下させ回転体３２又は３３
をカム溝に深く入れると回転体３２又は３３はａからｂ
の方向に移動し、浅く入れるかによりａからｃの方向に
移動する。以上のように制御し回転体３２と３３を慴動
機構３１上を移動させ、回転体３２を回転カム２の定位
置に固定させ従動軸４を原動軸１と共に回転させるか、
又は回転体３３を固定カム６の定位置に固定させ従動軸
４を停止させる。以上のように従動軸４の回転を開始し
たり停止したりする事が自由にできる。

【００１３】第４の実施例 図１２に示すように円筒カムで構成もできる。これは原
動軸１に固定した円筒の外周にカム溝を有する回転カム
２と、円筒の内面にカム溝を有する固定カム６と、回転
カム２と固定カム６の間の空間を従動軸４に固定され従
動軸４と共に回転する慴動機構３１と、その慴動機構３
１により移動可能に組みつけられ回転カム２のカム溝に
嵌り動作を規制される回転体３２と、固定カム６のカム
溝に嵌り動作を規制される回転体３３と、回転体３２と
３３に外力を加えるエア−シリンダ５１からなる制御機
構５で構成される。

【００１４】その他の実施例 次に制御機構５を設けたクラッチの応用例を説明する
と、回転カム２又は固定カム６のどちらかのＶ字状の溝
を図１３又は図１４のように複数設けることにより、外
部からの制御により原動軸１が１回転するごとに１回、
１分割ごと又は数分割ごとに割り出しを自由に行うこと
もできる。次に回転カム２又は固定カム６の両方のＶ字
状の溝を図１３又は図１４のように複数設けることによ
り、外部からの制御により原動軸１が１回転する間に数
回１分割ごと又は数分割ごとに割り出しを自由に行うこ
ともできる。

【００１５】次に制御機構５を必要としないクラッチの
応用例を説明すると、回転カム２と固定カム６のカム溝
の組み合わせを図１５と図１６のように構成することに
より、外部からの制御なしに原動軸１を２回転させると
そのうちの１回転は原動軸１と共に回転し、次の１回転
は停止する機構となる。次に回転カム２と固定カム６の
カム溝の組み合わせを図１５と図１８又は図１６と図１
７のように構成することにより、外部からの制御なしに
原動軸１が１回転と分割角度分回転すると従動軸４が１
回割り出しを行い停止する機構となる。次に回転カム２
と固定カム６のカム溝の組み合わせを図１７と図１８の
ように構成することにより、外部からの制御なしに原動
軸１が分割角度分回転すると従動軸４が１回割り出しを
行い原動軸１が分割角度分停止しする機構となる。

【００１６】尚、前記の各機構でＶ字状のカム溝の先端
から回転体３２又は３３が抜け出す時に、カム曲線の形
状によっては先に移動してきたカム溝を逆戻りする場合
がある。その逆移動を防止する為に図１９のようにスプ
リング等により動作する切換片５３を設けるか、又は図
１０のように回転体３２と３３を軸心方向に移動可能に
構成し、更にカム溝を図２０のようにａ，ｂ，ｅ区間は
浅く、ｃ，ｄの区間は深くし、ｃの箇所で回転体３２又
は３３を下げ深くすることにより回転体３２又は３３は
ｃからｄ方向のみ移動が可能となる。この回転体３２又
は３３を下げる方法として、回転カム２と固定カム６の
半径ｒ及びＲからなる円状の溝２１と６１部で、Ｖ字状
の溝の位置から離れた位置に突起又は溝の底に緩やかな
傾斜を設け、回転体３２又は３３が通過する時点でその
頭部に接触し押し下げる構造とする。尚、回転体３２と
３３は一体にして構成することも可能で同様の効果が得
られる。又この部品は必ずしも回転する構造である必要
はない。

【００１７】

【発明の効果】本発明のクラッチは、従来のクラッチで
問題となっていた点が改善された。それはカム機構によ
り回転体３２と３３、及び従動軸４の動作が規制されな
がら動作する為、従動軸４の回転開始時の滑らかな加
速、及び回転停止時の滑らかな減速により回転開始時及
び回転停止時における衝撃の発生が無い。又原動軸１と
従動軸４の連結時の位置決め精度は回転体３２が回転カ
ム２により位置決めされる精度で決まるが、この精度は
容易に得られる為連結位置精度の良い連結が可能であ
る。又、このクラッチの動作信号の入力タイミングは回
転カム２と固定カム６の動作部が回転により重なり合う
区間を除けば入力は可能となり制御機構の動作遅れ分を
考慮しても広範囲において可能である事と、回転開始時
の加速動作及び回転停止時の減速動作をカムにより規制
しながら行う為、高速で衝撃の無い滑らかな連結、離脱
の動作が可能となった。以上のように高速で定位置で連
結するワンポジションクラッチとして使用できる。更
に、複数のＶ字状のカム溝を設けることにより、安価で
割り出し精度の良いインデックスユニットにも応用がで
き、又割り出し間隔を自由に変化させるような複雑な割
り出しの動作も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクラッチの断面図。

【図２】固定カム６の平面図。

【図３】回転カム２の平面図。

【図４】回転カム２と固定カム６と回転体３２と３３の
動作を表す平面図。

【図５】回転カム２と固定カム６と回転体３２と３３の
動作を表す平面図。

【図６】回転カム２と固定カム６と回転体３２と３３の
動作を表す平面図。

【図７】回転カム２と固定カム６と回転体３２と３３の
動作を表す平面図。

【図８】回転カム２と固定カム６と回転体３２と３３の
動作を表す平面図。

【図９】カム溝と回転体３２と３３と切換片５２の平面
図。

【図１０】回転体３２と３３の断面図。

【図１１】回転カム２又は固定カム６の平面図。

【図１２】円筒カムを用いたクラッチの断面図。

【図１３】回転カム２又は固定カム６の平面図。

【図１４】回転カム２又は固定カム６の平面図。

【図１５】回転カム２又は固定カム６の平面図。

【図１６】回転カム２又は固定カム６の平面図。

【図１７】回転カム２又は固定カム６の平面図。

【図１８】回転カム２又は固定カム６の平面図。

【図１９】回転カム２又は固定カム６と切換片５３の平
面図。

【図２０】回転カム２又は固定カム６のカム溝を示す平
面図。

【符号の説明】

１ 原動軸 ２ 回転カム ３１ 慴動機構 ３２、３３ 回転体 ４ 従動軸 ５ 制御機構 ５１ エア−シリンダ ５２、５３ 切換片 ６ 固定カム７

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年９月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】明細書全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明 細 書

【発明の名称】 クラッチ

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速で回転する原動軸
と、停止している従動軸を定位置で衝撃無く連結させ、
又連結状態で高速で回転する原動軸と従動軸を離脱させ
従動軸を定位置に衝撃無く停止させるクラッチに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来は原動軸から従動軸への動力の伝達
の制御には既に公知の従来例１として連結部に摩擦板を
用いた摩擦クラッチが用いられていた。又、従来例２と
して連結面に歯を設けた噛み合いクラッチを用いてい
た。更に、従来例３として従動側の回転体と原動側の軸
との間に回転キ−を設けてその回転キ−の向きを変える
ことにより連結と離脱を行うクラッチ等が用いられてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようする課題】従来例１の摩擦クラッチ
で連結の際、常に定位置で原動軸と従動軸を連結するこ
とは摩擦力による連結の為不可能であり、原動軸と従動
軸の相対速度が大きくなればなるほどその連結位置の誤
差は大きく、又従動軸は連結と同時に急激に加速され急
激な加速度の変化の為衝撃が発生する。更に、摩擦ブレ
−キを用い従動軸を停止させる際、常に定位置に停止さ
せることは摩擦力による制動の為不可能であり、原動軸
と従動軸の相対速度が大きくなればなるほどその停止位
置の誤差は大きくなり、又従動軸は停止の際急激に減速
され急激な加速度の変化の為衝撃が発生する。次に従来
例２の場合、噛み合いクラッチは定位置での連結は一部
のクラッチのみ原動軸と従動軸の相対速度が１００ｒｐ
ｍ以下では可能であるが、歯の噛み合いによる連結の
為、噛み合いと同時に従動軸の回転速度は原動軸の回転
速度に急激に加速され急激な加速度の変化の為連結時に
大きな衝撃が発生する。又、噛み合いブレ−キは定位置
での停止は可能であるが、歯の噛み合いによる停止の
為、噛み合いと同時に従動軸は停止状態になり急激な加
速度の変化の為停止時に大きな衝撃が発生する。次に従
来例３の場合、原動側に設けられた回転キ−が従動側に
設けられたキ−溝にはまり込むことにより、原動側と従
動側が連結され従動側が回転を開始する際、連結と同時
に従動側の回転速度は原動側の回転速度に加速され急激
な加速度の変化の為連結時に大きな衝撃が発生する。
又、停止の際は連結が解除されると同時に従動側の回転
を位置決めする部品で強制的に止める。したがって従動
側は急激な加速度の変化の為衝撃を伴い急停止する。以
上のように従来の方法では原動軸と停止している従動軸
を定位置で連結する際、従来例２及び３の場合、その連
結時に従動軸が停止状態から原動軸の回転速度まで瞬時
に急激に加速が行われ急激な加速度の変化の為、大きな
衝撃の発生は避けられないものであり、更に従動軸を定
位置で停止させる際も同様に、従動側は急激な加速度の
変化の為、大きな衝撃の発生は避けられないものであっ
た。更にこの衝撃の為高速での使用は不可能であった。

【０００４】

【問題を解決するための手段】以上の問題を解決する為
に、原動軸１に固定され原動軸１と共に回転する回転カ
ム２と、常時停止している固定カム６と、従動軸４に固
定され従動軸４と共に回転する慴動機構３１と、その慴
動機構３１部をカム軸芯とカム外周方向に回転カム２に
より動作を規制されながら移動する回転体３２と、固定
カム６により動作を規制されながら移動する回転体３３
と、回転体３２と３３の移動方向を制御する制御機構５
から構成する。

【０００５】

【作用】従動軸４が停止状態を保つ時は、回転体３３が
慴動機構３１の移動終端で固定カム６に拘束され、回転
体３２は回転カム２には拘束されない状態となり、又従
動軸４が回転状態にある時は回転体３２が慴動機構３１
の移動終端で回転カムに拘束され、回転体３３は固定カ
ム６には拘束されない状態となり、従動軸４は回転カム
２及び原動軸１と共に回転する。又従動軸４の回転開始
時と回転停止時には回転体３２が回転カム２の往路２２
又は復路２３に規制されながら、又回転体３３は固定カ
ム６の往路６３又は復路停２に規制されながら同時に慴
動機構３１上で移動を行う。その回転開始と回転停止の
動作の切り換えは回転体３２と３３の慴動方向に加えて
いる押圧の方向を逆方向に切り換えるか、又は強制的に
回転体３２と３３の移動方向を換えることにより回転体
３２と３３を慴動機構３１上で移動を開始させ、切り換
えを行う。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。第１の実施例 図１は本発明のクラッチの断面図を示す。このクラッチ
は原動軸１に固定され原動軸１と共に回転する回転カム
２と、常時停止している固定カム６と、従動軸４に固定
され従動軸４と共に回転する慴動機構３１と、その慴動
機構３１により移動可能に組みつけられ回転カム２のカ
ム溝に嵌り動作を規制される回転体３２と、固定カム６
のカム溝に嵌り動作を規制される回転体３３と、回転体
３２と３３に外力を加えるエア−シリンダ５１からなる
制御機構５で構成される。図２は、回転体３３の動作を
規制する固定カム６のカム溝を正面から示す。ｒとＲは
回転体３３の移動限界位置を示す。回転体３３と回転体
３２は原動軸１側から見て重なり合う位置にあり、慴動
機構３１部をカム軸芯とカム外周の両方向にＲとｒの距
離を移動する。その移動方向に外力を加え移動方向を制
御する制御機構５のエア−シリンダ５１を設けて構成す
る。図３は、原動軸１に固定した回転カム２で回転体３
２の動作を規制するカム溝を正面から示す。ｒとＲは回
転体３２の移動限界位置を示す。

【０００７】図４、図５、図６に基づいてクラッチの動
作を説明する。各図の破線は固定カム６のカム溝を表
し、実線は回転カム２のカム溝と回転体３２と３３を表
す。これらの平面図では回転体３２と３３は重なり合う
位置にあり、回転カム２は矢印の方向に回転を続ける。
図４について説明すると、回転体３３は固定カム６の往
路６３と復路６２からなるＶ字状のカム溝の先端に位置
し、回転体３２は回転カム２のカム溝の円状の溝２１に
位置する。この時回転体３２と３３は２つのカムの中心
に向かって制御機構５であるエア−シリンダ５１により
加圧されている。従って回転カム２は原動軸１と共に回
転を続けるが回転体３２が円状の溝２１の中にある為、
回転体３２は回転カム２に拘束されない為原動軸１の回
転を回転体３２の取り付けてある従動軸４に伝えること
ができない。その時、他方の回転体３３は固定カム６の
Ｖ字状のカム溝の先端に位置しエア−シリンダ５１によ
り固定カム６の中心に向かって押圧されている為、回転
体３３はＶ字状のカム溝の先端の溝壁に押し付けられ固
定された状態になっている。従って回転体３３の取り付
けてある従動軸４は固定状態で定位置で停止している。

【０００８】次に図５について説明すると回転カム２が
回転し、固定カム６との位置関係が図５のようになる直
前で回転体３２と３３に加えられている制御機構５から
の押圧の方向により従動軸４が停止状態を保つか又は回
転を開始するが決まる。それは回転体３２と３３に働く
エア−シリンダ５１の出力がカムの中心に向かって働い
ている場合は、回転体３２は回転カム２の円状の溝２１
の中にあり、回転体３３は固定カム６のＶ字状のカム溝
の先端に位置し溝壁に押し付けら固定カム６に拘束さ
れ、その為回転体３２、３３が取り付けてある従動軸４
は停止状態を維持する。次に図４の状態でエア−シリン
ダ５１の出力がカムの外周方向に向かっている場合は、
回転体３２は回転カム２の外周方向へ移動しようとして
円状の溝２１の外壁に添って移動する。しかし図５の状
態になるまでは回転体３２、３３はカムの外周方向には
移動できない。更に回転カム２が回転し図５の状態にな
り、停止している回転体３２の位置にＶ字状の往路２２
の入口が合うと、回転体３２は回転カム２の往路２２
を、回転体３３は固定カム６の往路６３を移動を開始す
る。移動を開始した回転体３２と３３は、図６のように
回転カム２の回転と共にその往路２２と固定カム６の往
路６３の交差する位置を、回転体３２は回転カム２の往
路２２に、又回転体３３は固定カム６の往路６３に規制
されながらカムの外周方向で且つ回転カム２の回転方向
に移動する。その移動により従動軸４は回転を開始す
る。従って回転カム２の回転角に対する往路２２と往路
６３の交差する位置の関係を、特定の条件で構成するこ
とにより従動軸４は滑らかに回転を開始する。その特定
の条件とは従動軸４が回転を開始し、回転カム２と同速
になるまでの間、その従動軸４の回転開始時の速度及び
加速度の運動特性が、理想とするカム曲線の運動特性と
一致するように往路２２と往路６３の曲線を構成する。
それにより従動軸４が回転を開始し原動軸１と同速度で
回転するまでの間の動きをカム曲線に用いられている運
動特性で行うことができる。

【０００９】次に図７について説明すると、回転体３２
は回転カム２の往路２２に、回転体３３は固定カム６の
往路６３に規制されながら移動を完了し図７の状態にな
る。この時点の従動軸４の回転速度は回転カム２の速度
と一致する。回転体３２は回転カム２の往路２２と復路
２３のＶ字状のカム溝の先端に固定された状態になり、
回転体３３は固定カム６の円状の溝６１に位置する。そ
の為回転体３２の取り付けてある従動軸４は回転カム２
の取り付けてある原動軸１と一体となり回転を開始す
る。つまり従動軸４は原動軸１の定位置に連結された状
態で回転を開始する。

【００１０】次に図８について説明すると回転カム２が
回転し、固定カム６との位置関係が図８のようになる時
点で回転体３２と３３に加えらている制御機構５からの
外力の方向により従動軸４が回転状態を保つか又は回転
を停止するが決まる。それは回転体３２と３３に働くエ
ア−シリンダ５１の出力がカムの外周に向かって働いて
いる場合は、回転体３３は固定カム６の円状の溝６１の
中を移動しようとし、又、回転体３２は図８のように回
転カム２のＶ字状の溝の先端に位置したまま回転を続け
る。従って、従動軸４は原動軸１と共に回転を続ける。
次に図８のようになる直前で回転体３２と３３に働くエ
ア−シリンダ５１の出力がカムの中心方向に向かってい
る場合は、回転体３３は固定カム６の中心方向へ移動し
ようとし、回転体３３の位置にＶ字状の復路６２の入口
が合うとその復路６２の方向に移動を開始する。その時
回転体３２は回転カム２のＶ字状のカム溝の先端から移
動し復路２３で移動を開始しする。従って回転体３２は
回転カム２の復路２３に、回転体３３は固定カム６の復
路６２に規制されながら移動を開始する。移動を開始し
た回転体３２と３３は、回転カム２の回転と共にその復
路２３と固定カム６の復路６２の交差する位置を、回転
体３２は回転カム２の復路２３に又回転体３３は固定カ
ム６の復路６２に規制されながらカムの軸芯方向で且つ
回転カム２の回転方向に移動する。その移動により従動
軸４は減速を開始する。従って回転カム２の回転角に対
する復路２３と復路６２の交差する位置の関係を、特定
の条件で構成することにより従動軸４は滑らかに減速を
開始する。その特定の条件とは従動軸４が減速を開始し
停止するまでの間、その従動軸４の回転停止時の速度及
び加速度の運動特性が、理想とするカム曲線の運動特性
と一致するように復路２３と復路６２の曲線を構成す
る。それにより従動軸４が減速を開始し停止するまでの
間の動きをカム曲線に用いられている運動特性で行うこ
とができる。以上のように制御機構５の押圧の方向を２
つの往路２２と往路６３が重なり合う前に切り換えるこ
とにより、回転体３２と３３を慴動機構３１上を移動さ
せ、回転体３２を回転カム２の定位置に固定させ従動軸
４を原動軸１と共に回転させるか、又は回転体３３を固
定カム６の定位置に固定させ従動軸４を停止させる。制
御機構５は押圧を発生させるエア−シリンダ５１以外に
ソレノイドやスプリングやモ−タ−等でも同様の働きを
させることができる。回転カム２の円状の溝２１部は必
ずしも溝である必要は無く溝の外側の壁だけでも良く、
又固定カム６の円状の溝６１部は必ずしも溝である必要
は無く溝の内側の壁だけでも良い。図２の回転カム２と
図３の固定カム６のカム溝の形状を相互に変更しても同
様の効果が得られる。

【００１１】第２の実施例 回転体３２と３３の移動方向を切り換える為に図９のよ
うに制御機構５である切換片５２を外部から制御する。
これは回転カム２の円状の溝２１を通過中の回転体３２
を図９のように切換片５２を働かせ往路２２の方向に移
動方向を切り換える。これは固定カム６にも同様の切換
片５２を設け外部から制御する。このように制御機構５
の切換片５２で回転体３２と３３を往路２２、６３、又
は復路２３、６２へ移動させ従動軸４の回転を開始した
り停止したりする事もできる。

【００１２】第３の実施例 回転体３２と３３を図１０のように軸芯方向に移動可能
で上下２箇所で位置決め保持される機構とし、更に回転
体３２と３３をカムの中心方向にスプリング等で押圧し
ておく。又カム溝を図１１のようにａ，ｂ，ｃ，ｄ間は
深く、ｅ間は浅く構成し、カムの外周に設けた制御機構
５によりロ−ラ−３４を上下させる。回転体３２又は３
３を通常の状態を維持すると、回転体３２又は３３はａ
からｃの方向に移動する。次に回転体３２又は３３をカ
ム溝に深く入れると、回転体３２又は３３はａからｂの
方向に移動し往路を通過する。以上のようにカム溝の深
さを利用して制御し回転体３２と３３を往路２２、６
３、又は復路２３、６２へ移動させ従動軸４の回転を開
始したり停止したりする事もできる。

【００１３】第４の実施例 図１２に示すように円筒カムで構成もできる。これは原
動軸１に固定した円筒の外周にカム溝を有する回転カム
２と、円筒の内面にカム溝を有する固定カム６と、回転
カム２と固定カム６の間の空間を従動軸４に固定され従
動軸４と共に回転する慴動機構３１と、その慴動機構３
１により移動可能に組みつけられ回転カム２のカム溝に
嵌り動作を規制される回転体３２と、固定カム６のカム
溝に嵌り動作を規制される回転体３３と、回転体３２と
３３に外力を加えるエア−シリンダ５１からなる制御機
構５で構成される。制御機構５はエア−シリンダ５１以
外にソレノイドやスプリングやモ−タ−等でも同様の働
きをさせることができる。

【００１４】その他の実施例 次に制御機構５を設けたクラッチの応用例を説明する
と、図１の機構の回転カム２、又は固定カム６のどちら
かのＶ字状の往路と復路を図１３、又は図１４のように
複数設け、片方のカムに図２、又は図３の形状の溝を用
いることにより、外部からの制御機構５の制御により原
動軸１が１回転するごとに１回、従動軸４が１分割ごと
又は数分割ごと、更に原動軸１が数回連続回転した後に
従動軸４が１分割又は数分割と割り出しを自由に行うこ
ともできる。更に回転カム２、又は固定カム６の両方の
Ｖ字状の往路と復路を図１３、又は図１４のように複数
設けることにより、外部からの制御機構５の制御により
原動軸１が１回転する間に数回、従動軸４が１分割ごと
又は数分割ごとと割り出しを自由に行うこともできる。

【００１５】次に制御機構５を必要としないクラッチの
応用例を説明すると、図１の機構からエア−シリンダ５
１を取り除いた機構となり、回転カム２と固定カム６の
カム溝の組み合わせを図１５と図１６のように構成する
ことにより、外部からの制御なしに原動軸１を２回転さ
せるとそのうちの１回転は原動軸１と共に回転し、次の
１回転は停止する機構となる。次に回転カム２と固定カ
ム６のカム溝の組み合わせを図１５と図１８又は図１６
と図１７のように構成することにより、外部からの制御
なしに原動軸１が１回転と分割角度分回転すると従動軸
４が１回割り出しを行い停止する機構となる。次に回転
カム２と固定カム６のカム溝の組み合わせを図１７と図
１８のように構成することにより、外部からの制御なし
に原動軸１が分割角度分回転すると従動軸４が１回割り
出しを行い原動軸１が分割角度分停止しする機構とな
る。

【００１６】尚、前記の各機構で往路と復路のＶ字状の
カム溝の先端から回転体３２又は３３が移動を開始する
時に、往路と復路の形状によっては先に移動してきた往
路を逆戻りする場合がある。その逆移動を防止する為に
図１９のようにスプリング等により動作する切換片５３
を設けるか、又は図１０のように回転体３２と３３を軸
心方向に移動可能に構成し、更にカム溝を図２０のよう
にａ，ｂ，ｅ区間は浅く、ｃ，ｄの区間は深くし、ｃの
箇所で回転体３２又は３３を下げ深くすることにより回
転体３２又は３３はｃからｄ方向のみ移動が可能とな
る。この回転体３２又は３３を下げる方法として、回転
カム２と固定カム６の半径ｒ及びＲからなる円状の溝２
１と６１部で、Ｖ字状の溝の位置から離れた位置に突起
又は溝の底に緩やかな傾斜を設け、回転体３２又は３３
が通過する時点でその頭部に接触し押し下げる構造とす
る。又、回転カム２と従動軸４の間を摩擦力又は磁力を
利用して連結し、回転カム２から従動軸４に回転力を伝
えることにより往路と復路のＶ字状のカム溝の先端に位
置する回転体３２、３３には復路側に移動しようとする
力が働く為往路側に逆戻りすることはない。又、慴動機
構３１は必ずしも直線運動する機構である必要はない。
例えば従動軸４に固定した部材へ固定軸を取り付け、そ
の固定軸に揺動運動する揺動ア−ムを組み付ける。その
揺動ア−ムの先端の揺動限界位置が前図のｒとＲになる
ように構成し、その先端部に回転体３２、３３を組みつ
け円弧状に移動させる。このように慴動機構３１を揺動
ア−ムで構成することもできる。又、回転体３２、３３
は各平面図で示すように回転体３２と３３の中心が必ず
しも重なり合う位置にある必要もない。例えば回転体３
２と３３を従動軸４を中心に１８０度離れた位置で同一
部材に取り付ける。従って回転体３２と３３の移動は同
時に行われ回転体３２がカム軸心側からカム外周側に移
動するときは回転体３３はカム外周側からカム軸心側に
移動する。その為回転カム２と固定カム６の往路と復路
からならＶ字状のカム溝は共に図２又は図３のような形
状になる。尚、回転体３２と３３は一体にして構成する
ことも可能で同様の効果が得られる。又この部品は必ず
しも回転する構造である必要はない。

【００１７】

【発明の効果】本発明のクラッチは従動軸と原動軸を定
位置連結する従来のクラッチで問題となっていたクラッ
チの従動軸４が回転を開始する際の連結時の衝撃、及び
回転停止時に定位置へ停止する際の衝撃が無くなり、従
来のクラッチに無い高速での着脱が可能となり、本クラ
ッチを用いることにより種々の装置の高速化が可能とな
った。本クラッチは固定カムと回転カムにより回転体３
２と３３の動作を規制することにより従動軸４の動作を
規制し、従動軸４の回転開始及び回転停止の動作時の速
度及び加速度の運動特性を、カム曲線の変形台形曲線や
変形正弦曲線やその他の曲線が持つ理想的な条件になる
ように自由に構成でき、且つ動作させることが可能な
為、従来のクラッチにない従動軸４の回転開始時の滑ら
かな加速、及び回転停止時の滑らかな減速により回転開
始時及び回転停止時における衝撃の発生が無く、その為
高速での使用も可能となった。例えばフィルム等を回転
により送り出すロ−ラ−等の駆動部に、本クラッチを組
付け、ロ−ラ−を回転や停止を繰り返しフィルムを高速
で送り出したり停止させたりする場合にも回転開始時に
は滑らかな加速、又回転停止時には滑らかな減速が行わ
れる為、フィルムに無理な張力が加わらない為フィルム
の破れや送りミス等の問題は発生しない。又、原動軸１
と従動軸４の連結時の定位置の位置決め精度は、回転体
３２が回転カム２により位置決めされる精度で決まる
が、この精度は加工精度で容易に得られる為、連結位置
精度の良い連結が容易に可能である。又、このクラッチ
の回転開始及び回転停止の動作信号の入力タイミング
は、回転カム２と固定カム６に設けられた回転体３２、
３３が慴動機構３１の移動方向に移動する為の往路と復
路が回転により重なり合う区間を除けば入力は可能であ
り、制御機構５の動作遅れ分を考慮しても広範囲におい
て動作の為の入力が可能であり操作も容易に行うことが
できる。以上のように従動軸と原動軸の高速での定位置
連結と、高速での離脱後の従動軸の定位置停止が衝撃が
無く行われるクラッチとして使用できる。更に、複数の
往路と復路の組み合わせにより、インデックスユニット
にも応用ができ、更に例えば９０度、１８０度、４５度
のような順序に割り出し間隔を自由に変化させるような
複雑な割り出しの動作も可能であり、又入力軸の回転に
対する割り出し数を変えることも可能である。回転体の
位置決め部のみ精度を要求精度に応じて精度の高い加工
を必要とする場合があるが、他の部分は比較的精度の低
い簡単な加工により製作が可能で構造が簡単な為、安価
で割り出し精度の良いインデックスユニットを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクラッチの断面図。

【図２】固定カム６の平面図。

【図３】回転カム２の平面図。

【図４】回転カム２と固定カム６と回転体３２と３３の
動作を表す平面図。

【図５】回転カム２と固定カム６と回転体３２と３３の
動作を表す平面図。

【図６】回転カム２と固定カム６と回転体３２と３３の
動作を表す平面図。

【図７】回転カム２と固定カム６と回転体３２と３３の
動作を表す平面図。

【図８】回転カム２と固定カム６と回転体３２と３３の
動作を表す平面図。

【図９】カム溝と回転体３２と３３と切換片５２の平面
図。

【図１０】回転体３２と３３の断面図。

【図１１】回転カム２又は固定カム６の平面図。

【図１２】円筒カムを用いたクラッチの断面図。

【図１３】回転カム２又は固定カム６の平面図。

【図１４】回転カム２又は固定カム６の平面図。

【図１５】回転カム２又は固定カム６の平面図。

【図１６】回転カム２又は固定カム６の平面図。

【図１７】回転カム２又は固定カム６の平面図。

【図１８】回転カム２又は固定カム６の平面図。

【図１９】回転カム２又は固定カム６と切換片５３の平
面図。

【図２０】回転カム２又は固定カム６のカム溝を示す平
面図。

【符号の説明】 １ 原動軸 ２ 回転カム ３１ 慴動機構 ３２、３３ 回転体 ４ 従動軸 ５ 制御機構 ５１ エア−シリンダ ５２、５３ 切換片 ６ 固定カム７

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原動軸１に固定され原動軸１と共に回転す
   る回転カム２と、常時停止している固定カム６と、従動
   軸４に固定され従動軸４と共に回転する慴動機構３１
   と、その慴動機構３１により移動し回転カム２により動
   作を規制される回転体３２と、固定カム６により動作を
   規制される回転体３３から構成されるクラッチ。
2. 【請求項２】回転体３２と３３の移動方向を制御する制
   御機構５を設けた請求項１のクラッチ。