JPH0765682B2 - 回転速度変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は回転駆動源と被回転体との間に配設され、被回
転体に回転駆動源からの回転力を伝えるとともに、被回
転体の回転速度を変速することができる回転速度変速装
置に関する。

（従来の技術） 工作機械の主軸の回転速度を変速する装置など、被回転
体の回転速度を変速する装置として、従来から、駆動歯
車と被駆動歯車との間に、複数の平歯車を組合せてなる
中間歯車を介在させ、この中間歯車を回転軸方向に移動
させて各歯車の噛合比率を変更し、回転速度の変速を行
う装置が用いられている。

このような歯車列を用いた回転速度変速装置において、
中間歯車は、回転可能に支持された中間軸に滑りキーな
どでガイドされて摺動可能に取付けられ、中間歯車の端
部外周囲に設けられた溝内にガイド板を回転軸に直交す
る方向から挿入し、このガイド板を油圧シリンダで回転
軸方向に進退移動させることにより、軸方向移動させら
れるようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の回転速度変速装置においては、中間歯車
が回転している際、溝部と溝部に挿入されているガイド
板とが金属接触を生じないように、溝部とガイド板との
隙間部分に多量の潤滑油を噴射する必要がある。しかし
ながらそれでも、この隙間部分での発熱は避けられず、
特に高速回転する場合には熱的精度に悪影響を及ぼすと
いう問題がある。また、ガイド板駆動用の油圧シリンダ
を特別に設置しなければならず、構造が複雑になるとと
もに組立て作業が面倒であった。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
熱発生が少なく、構造を単純化することのできる回転速
度変速装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、それぞれ互いに歯数の異なる複数の平歯車を
連設してなる、駆動歯車、被駆動歯車および中間歯車
を、中間歯車が駆動歯車および被駆動歯車に同時に噛合
可能に配設し、中間歯車を回転軸方向に移動することに
より各歯車の噛合い位置を変更し、被駆動歯車の回速速
度を変速する装置であって、中間歯車は、両端部が、そ
れぞれ相対向して配設された２つのシリンダ内に摺動自
在に挿入保持されているアイドラ軸に回転可能に支持さ
れ、それぞれのシリンダには方向切換弁を介して圧力流
体供給源が接続されていることを特徴としている。

（作用） 本発明によれば、それぞれの固定シリンダ内に方向切換
弁を介して圧力流体を供給あるいは排出することによ
り、アイドラ軸を軸方向移動させ、アイドラ軸に回転支
持されている中間歯車の、駆動歯車と被駆動歯車との噛
合状態を変更し、回転速度の変速を行うことができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。

図は本発明による回転速度変速装置を、工作機械の主軸
の回転速度変速装置として用いた例を示す断面図であ
る。図において符号11は回転駆動力を与える駆動歯車で
あり歯数の異なる大平歯車11aと小平歯車11bとを回転軸
12に沿って連設して構成されている。回転軸12は軸受13
により両端支持され、回転駆動源、例えば電動モータ14
に連結されている。

符号21は工作機械の主軸であり、この主軸21に対し被駆
動歯車22が嵌着されている。被駆動歯車22は、主軸軸線
方向に連設された歯数の多い大平歯車22aと歯数の少な
い小平歯車22bとにより構成されている。

これらの駆動歯車11と被駆動歯車22との間に、中間歯車
31が配設され、駆動歯車11と被駆動歯車22とに同時に噛
合うことにより、駆動歯車11の回転駆動力を被駆動歯車
22に伝達し得るようにされている。この中間歯車31は、
互いに歯数の異なる３つの平歯車、すなわち大平歯車31
a、中平歯車31bおよび小平歯車31cを連設することによ
り構成されている。これら３つの平歯車の歯数、軸方向
配置位置は、それらが噛合う駆動歯車11および被駆動歯
車22のそれぞれの大、小平歯車の歯数および配設位置に
より定められる。

駆動歯車11,被駆動歯車22および中間歯車31は、主軸21
が回転保持される主軸頭23内に配設されており、この主
軸頭23には中間歯車31を間にして互いに対向する位置
に、主軸頭内方向に向けて開口したシリンダ24,25が設
けられている。このシリンダ24,25内には、アイドラ軸3
2の両端部33,34が軸方向に摺動自在に挿入され、油圧ピ
ストン・シリンダ機構が構成されている。このアイドラ
軸32の中央部分には、中間歯車31が軸受35を介して回転
可能に支持されている。

アイドラ軸32の一方側の端部34には、太径部34aと細径
部34bとが形成され、また、シリンダ25内には小径のシ
リンダ室25bが形成されている。細径部34bにはシリンダ
室25b内を摺動するフロートピストン35が遊嵌されてい
る。このフロートピストン36の有効面積は、端部33およ
び太径部34aの有効面積より大きくされ、太径部34aを摺
動支持するシリンダ25と、フロートピストン36が摺動す
るシリンダ室25bとを連通する部分にシリンダ室25cが設
けられている。

シリンダ24の最奥部およびシリンダ25のシリンダ室25c
付近には、それぞれシリンダ室24aおよびシリンダ室25c
に圧力油を供給する油ポート26および油ポート27が穿設
され、これらの油ポート26,27は方向切換弁41を介して
圧力流体供給源（図示せず）に接続されている。また、
シリンダ25の最奥部にはシリンダ室25bに圧力油を供給
する油ポート28が穿設され、この油ポート28は方向切換
弁42を介して圧力流体供給源（図示せず）に接続されて
いる。

次にこのような構成からなる本実施例の作用について説
明する。

図面は中速回転状態を示しており、駆動歯車11の小平歯
車11bと被駆動歯車22の小平歯車22bとが、中間歯車31の
大平歯車31aを介して接続されている。この場合、シリ
ンダ室24aおよびシリンダ室25bには、それぞれ油ポート
26および28を通して圧力油が供給され、シリンダ室25c
には圧力油が供給されていない。このためアイドラ軸32
は、端部33が図面右方向に押され、フロートピストン36
が図面左方向に押されて段差25c部分まで移動した状態
で停止している。

この状態から低速運転に変速するには、方向切換弁41,4
2を作動させ、シリンダ室24a,25bの圧力油を排出し、シ
リンダ室25cに油ポート27から圧力油を供給する。これ
により、まずフロートピストン36がシリンダ25の最奥端
部まで移動（図面右方向移動）し、続いて圧力油により
太径部34aが図面左方向に押されて、アイドラ軸32の端
部33がシリンダ24の最奥端部まで移動する。中間歯車31
はアイドラ軸32とともに図面左方向に移動し、その大平
歯車31aは駆動歯車11の小平歯車11bに噛合い、小平歯車
31cが被駆動歯車22の大平歯車22aに噛合った状態とな
る。これにより駆動歯車11の回転力は、その小平歯車11
bから被駆動歯車22の小平歯車22aに中間歯車31を介して
伝達され、主軸21の低速運転が得られる。

一方、中速運転から高速運転に変速するには、シリンダ
室24aに圧力油を供給し、シリンダ室25b,25cから圧力油
を排出する。アイドラ軸32は図示した状態よりさらに右
方向に移動され、駆動歯車11の小平歯車11aと中間歯車3
1の中平歯車31bが噛合うとともに、中間歯車31の小平歯
車31aと被駆動歯車22の小平歯車22bとが同時に噛合い、
主軸21の高速運転が得られる。

このように本実施例によれば、中間歯車31が回転支持さ
れたアイドラ軸32を、その両端部に設けた油圧ピストン
・シリンダ機構を用いて軸方向に往復移動させ、駆動歯
車11と被駆動歯車22との噛合関係を変更し、回転速度の
変速を行うことができる。また、アイドラ軸32の一方側
端部にフロートピストン36を遊嵌させ、このフロートピ
ストン36をアイドラ軸32の他方側に向けて移動させるこ
とにより、アイドラ軸32を中間位置、本実施例では中速
運転位置に停止させることができる。

本実施例によれば、中間歯車31はアイドラ軸32に対して
軸受35を介して回転するだけで、従来のように回転中に
金属摩擦を生ずるおそれのある箇所は全くない。したが
って、従来のように摩擦熱の発生を防止するための潤滑
油を大量に噴射する必要はなく、また発熱量をきわめて
少なくすることができる。さらにアイドラ軸32の両端部
にこれを摺動保持するシリンダ24,25を設けるだけでよ
く、従来のようにガイド板、ガイド板駆動用の油圧シリ
ンダを設ける必要がなく、構造が簡単であるとともに組
立て作業が容易である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、熱的影響を及ぼす
発熱部分がなく、構造が簡単で組立てが容易な回転速度
変速装置を得ることができる。

本発明は工作機械の主軸の回転速度変速装置に限られる
ことなく中間歯車のシフトにより回転速度を変速する歯
車式回転速度変速装置に広く適用することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による回転速度変速装置を工作機械の主軸
に適用した例を示す断面図である。 11…駆動歯車、21…主軸、22…被駆動歯車、24,25…シ
リンダ、26,27,28…油ポート、31…中間歯車、32…アイ
ドラ軸、33,34…アイドラ軸の端部、36…フロートピス
トン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ互いに歯数の異なる複数の平歯車
   を連設してなる、駆動歯車、被駆動歯車および中間歯車
   を、前記中間歯車が前記駆動歯車および被駆動歯車に同
   時に噛合可能に配設し、前記中間歯車を回転軸方向に移
   動することにより各歯車の噛合い位置を変更し、前記被
   駆動歯車の回転速度を変速する装置において、前記中間
   歯車は、両端部が、それぞれ相対向して配設された２つ
   のシリンダ内に摺動自在に挿入保持されているアイドラ
   軸に回転可能に支持され、それぞれの前記シリンダには
   方向切換弁を介して圧力流体供給源が接続されているこ
   とを特徴とする回転速度変速装置。
2. 【請求項２】アイドラ軸の一方側端部には、太径部と細
   径部が形成され、前記細径部に固定シリンダ内を摺動す
   るフロートピストンが遊嵌されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の回転速度変速装置。