JP3755943B2 - カム装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ローラギアカムとこれに係合するカムフォロワとにより、入力軸の回転を従節ターレットの揺動回転、ひいては出力軸の揺動回転に変換するようにしたカム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のカム装置としては、例えば実公平７−５２４４４号公報（Int.Cl.F16H 37/16 ）に開示されたものが知られており、このカム装置を用いて入力軸の回転を出力軸の揺動回転および軸方向の往復運動に変換するようになっている。このように運動変換するカム装置は、工作機械の工具交換装置に適用することにより、迅速かつ確実に工具交換を行うことができる。
【０００３】
即ち、前記カム装置は入力軸に固定されるローラギアカムを備え、このローラギアカムの外周面上にはテーパリブが形成されるとともに、このローラギアカムの片側端面に無端状の溝カムが形成される。一方、前記テーパリブに係合されるカムフォロアを外周に設けた従節ターレットと、前記溝カムに一端部が係合される揺動アームとを設け、前記従節ターレットの中心部にスプラインを介して軸方向移動可能かつ一体回転可能に出力軸を嵌合すると共に、前記揺動アームの揺動端部を出力軸に係合してある。
【０００４】
そして、入力軸が回転されてローラギアカムが回転されると、前記従節ターレットを介して出力軸に揺動回転が取り出され、かつ、前記揺動アームを介して出力軸に軸方向の往復運動が取り出されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来のカム装置にあっては、図１１に示すように前記従節ターレット１は出力軸２にスプライン嵌合されるが、この出力軸２のスプライン軸部２ａが断面四角形に形成され、これに伴って従節ターレット１に形成されるスプライン嵌合孔１ａも断面四角形に形成されている。一方、前記従節ターレット１の外周面１ｂは断面円形状に形成され、この外周面１ｂに６個のカムフォロア３，３…が、それぞれの回転中心軸Ｃ，Ｃ…が放射状となるようにして周方向に等間隔に取付けられ、互いに隣接される一対のカムフォロア３，３が前記ローラギアカムのテーパリブ４を挟むようにして係合されるようになっている。
【０００６】
このため、前記従節ターレット１は、中心部に四角形のスプライン嵌合孔１ａが形成されるにもかかわらず、外周部には６個のカムフォロア３，３…が設けられるため、カムフォロア３，３…の取付け位置に対応するスプライン嵌合孔１ａ周縁部の肉厚がそれぞれ異なってしまう。つまり、従節ターレット１のスプライン嵌合孔１ａ周縁部の肉厚は、四角形のスプライン嵌合孔１ａの４つの辺の中央部に対応する部分で最も大きくなる一方、各角部に対応する部分で最も小さくなる。ところが、スプライン嵌合孔１ａの最も肉厚が大きくなる各辺の中央部に、６個のカムフォロアを対応させることはできず、どうしても肉厚の大きな部分に配置されるカムフォロア３と、肉厚の小さな部分に配置されるカムフォロア３とが存在することになる。
【０００７】
従って、前記従節ターレット１は、６個のカムフォロア３，３…が取付けられた部分のうち、最も肉厚が小さくなる部分で入力トルクに対する剛性を得るように設計されるため、肉厚が大きくなる部分では不必要に過剰な剛性が与えられることになり、従節ターレット１の外形が必要以上に大径化してしまい、延いてはカム装置が大型化するという課題があった。
【０００８】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて、従節ターレットのスプライン嵌合孔周縁部の肉厚を、それぞれのカムフォロアの取付け部分で最も大きくなるように工夫することにより、従節ターレットに必要な剛性を確保しつつ、かつその小径化を達成することができるカム装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために請求項１に示す本発明のカム装置は、外周面に所定の幾何学的曲線をもってテーパリブが形成され、入力軸と一体回転されるローラギアカムと、前記テーパリブの両側を挟むようにして係合されるカムフォロアを外周に有すると共に、中心部にスプライン嵌合孔が形成され、前記ローラギアカムの回転に伴って揺動回転される従節ターレットとを備えたカム装置において、前記スプライン嵌合孔の断面形状を矩形状に形成すると共に、前記カムフォロアを、スプライン嵌合孔の各辺にそれぞれ対向させて従節ターレットの外周に４個配置することにより構成する。
【００１０】
また、請求項２に示す本発明のカム装置は、外周面に所定の幾何学的曲線をもってテーパリブが形成され、入力軸と一体回転されるローラギアカムと、前記テーパリブの両側を挟むようにして係合されるカムフォロアを外周に有すると共に、中心部にスプライン嵌合孔が形成され、前記ローラギアカムの回転に伴って揺動回転される従節ターレットと、前記スプライン嵌合孔に嵌合されるスプライン軸部を有し、軸方向移動可能かつ回転可能に支持される出力軸と、前記入力軸回転に同期して前記出力軸を軸方向に往復運動させる往復運動機構とを備えたカム装置において、前記スプライン嵌合孔の断面形状を矩形状に形成すると共に、前記カムフォロアを、スプライン嵌合孔の各辺にそれぞれ対向させて従節ターレットの外周に４個配置することにより構成する。
【００１１】
また、請求項３に示す本発明のカム装置は、前記カムフォロアを回転自在に支持する支軸を、従節ターレットから一体成形により突設することにより構成する。
【００１２】
さらに、請求項４に示す本発明のカム装置は、前記テーパリブの幅を、このテーパリブの幾何学的形状によって与えられる出力軸の一連の動きの中で、特に正確な位置決めを必要とする区間で精度を高くして形成し、その他の区間は幅狭に形成する。
【００１３】
以上の構成により、本発明のカム装置の作用を以下に述べる。請求項１のカム装置は、入力軸の回転に伴ってローラギアカムが回転されると、このローラギアカムの外周面に形成したテーパリブに係合するカムフォロアを介して従節ターレットが揺動回転することになる。
【００１４】
ところで、断面形状が矩形状に形成された従節ターレットのスプライン嵌合孔の４つの辺にそれぞれ対向させて、前記カムフォロアが従節ターレットの外周に４個配置されるので、４個のカムフォロアは従節ターレットのスプライン嵌合孔の周縁部における肉厚が最も大きくなる部分に取付けられることになる。従って、従節ターレットにおけるカムフォロアの取付け部分の剛性を大幅に大きく確保することができるため、カムフォロワの大きさを大きくすることができ、これによりカムフォロワの剛性が増大してカム装置の耐久寿命を延ばすことができる。このことは反面、従節ターレットの小径化を可能とし、延いては装置全体の小型化を達成することもできる。
【００１５】
また、カムフォロワの数を従来よりも少なくしているので、装置をコストダウンできる。さらに、矩形状のスプライン嵌合孔に対してその各辺に対向させて４つのカムフォロワを設ける構成であるため、これらスプライン嵌合孔とカムフォロワの取付部との組み合わせ配置が容易になり、これらを一体に形成し易くなる。
【００１６】
また、前記カムフォロアを４個としたことにより、隣接されるカムフォロア間の間隔を大きくとることができ、これら隣接するカムフォロア間に挟まれる前記ローラギアカムのテーパリブの幅方向の肉厚を大きくすることができる。これにより、前記カムフォロアの取付け部分の剛性を大きくできることと相俟って、カムフォロアの係合部分の剛性を著しく増大でき、ローラギアカムと従節ターレットとの間に作用する負荷を大きくすることが可能となるため、装置の小型化を図りつつ大きなトルクを作用させることができる。
【００１７】
請求項２のカム装置は、入力軸の回転に伴ってローラギアカムが回転されると、このローラギアカムの外周面に形成したテーパリブに係合するカムフォロアを介して従節ターレットが揺動回転し、該従節ターレットのスプライン嵌合孔に嵌合された出力軸を揺動回転する。また、この出力軸は往復運動機構を介して前記入力軸回転に同期して軸方向に往復運動される。この軸方向の往復運動時には、出力軸のスプライン軸部と前記従節ターレットのスプライン嵌合孔とが相対移動されることになる。
【００１８】
そしてこの請求項２では、上記請求項１の作用に加えて、前記従節ターレットと前記出力軸との間で揺動回転が伝達される際、前記スプライン嵌合孔の角部を圧力角として、この角部にスプライン軸部の角部が係合してトルク伝達が行われるが、カムフォロアの取付け位置が前記スプライン嵌合孔の角部から外れた位置になるため、前記スプライン嵌合孔の角部部分の剛性を大きくすることができ、延いては、従節ターレットの小型化を図りつつ伝達トルクの大幅な増大を達成することができる。
【００１９】
また、請求項３のカム装置では、前記カムフォロアを回転自在に支持する支軸を、従節ターレットから一体成形により突設したので、従節ターレットにカムフォロワの支軸を取付けるための穿設穴を設ける必要がなくなり、該従節ターレットのスプライン嵌合孔周縁部の肉厚部分に穿設穴を形成することによる応力集中の発生を防止することができる。従って、従節ターレットの剛性を著しく増大できるようになり、スプライン嵌合孔の大径化が可能となる。このスプライン嵌合孔の大径化に伴ってスプライン軸部の大径化が達成され、延いてはより大きなトルクの伝達が可能となる。
【００２０】
更に、請求項４のカム装置では、前記テーパリブの幅を、このテーパリブの幾何学的形状によって与えられる出力軸の一連の動きの中で、特に正確な位置決めを必要とする区間で精度を高くして形成し、その他の区間は幅狭に形成したので、カムフォロアが前記テーパリブの両側を挟むようにして係合する際に、該テーパリブの幅精度を高くした区間では、カムフォロアにプリロードを掛けることができて当該カムフォロワを精度良く動かすことができ、これにより出力軸を的確に駆動することができるとともに、正確な位置決めを行うことができる。一方、テーパリブの幅を幅狭に形成した区間では、カムフォロアに掛かる荷重を軽減することができ、カム装置全体の耐用寿命を延ばすことができる。そして、最小限度の範囲でカムフォロアに上記プリロードを掛けることができるため、不必要な発熱を抑制することができて、エネルギー損失を減少させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１から図７は本発明のカム装置の一実施形態を示し、図１はカム装置に用いられる従節ターレットの断面平面図、図２はカム装置の断面正面図、図３はカム装置の断面平面図、図４はカム装置の作動状態を示す断面正面図、図５はカム装置の使用状態の説明図、図６はカム装置に用いられるローラギアカムの外周面に形成したテーパリブの展開図、図７はカム装置の作動状態を示すタイミング線図である。本実施形態ではカム装置を工作機械に用いられる工具交換装置に適用した場合を例にとって説明する。
【００２２】
即ち、本実施形態のカム装置としての工具交換装置１０は、図２，図３に示すように工具交換に必要な複合運動が、入力軸１２の回転によって作り出されるようになっている。前記入力軸１２はローラベアリング１４，１４ａを介してハウジング１６内に回転自在に支持され、該入力軸１２にローラギアカム１８が一体回転可能に取付けられる。
【００２３】
前記ローラギアカム１８の外周面１８ａには、図６に示すように所定の幾何学的曲線をもってテーパリブ２０が形成され、このテーパリブ２０に従節ターレット２２の外周に取付けられたカムフォロア２４，２４…が係合される。そして、前記ローラギアカム１８の回転が、カムフォロア２４，２４…を介して前記従節ターレット２２に揺動回転として伝達され、該従節ターレット２２にスプライン嵌合部２６を介して取付けられた出力軸２８を揺動回転するようになっている。図６中に示す▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼の記号は、カムフォロア２４，２４…に番号付けして、それぞれの位置関係を示したもので、前記従節ターレット２２は揺動回転しつつ全体的に一方向へ回転される。
【００２４】
前記ローラギアカム１８の片面（図２中手前側）には、図２に示したように所定の幾何学的曲線からなるエンドレスの溝カム３０が形成される。該溝カム３０の形成側に配置された揺動レバー３２は、支点となる基端部３２ａが枢軸３４を介してハウジング１６に回動可能に取付けられると共に、力点となる中間部３２ｂにカムフォロア３６が取付けられ、このカムフォロア３６が前記溝カム３０に係合される。
【００２５】
また、前記揺動レバー３２の作用点となる先端部３２ｃにはカムフォロア３８が取付けられ、このカムフォロア３８は前記出力軸２８に設けた周溝４０に係合される。そして、前記溝カム３０が回転されることにより、前記揺動レバー３２は枢軸３４を中心に上下揺動され、この上下揺動は先端部３２ｃのカムフォロア３８を介して周溝４０に伝達されることとなって、出力軸２８が上下方向に往復運動する。従って、前記溝カム３０および前記揺動レバー３２によって往復運動機構３３が構成される。
【００２６】
前記従節ターレット２２は、ハウジング１６の下面１６ａに固定された支持筒４２内に下端部が挿入され、この下端部が支持筒４２の上下両端部に設けたベアリング４４，４４ａを介して回転自在に支持される。そして、該従節ターレット２２にスプライン嵌合部２６を介して取付けられた前記出力軸２８の上端部は、ハウジング１６の上面１６ｂに固定された軸受４６に回転自在かつ軸方向へ摺動自在に支持される。
【００２７】
図１に前記従節ターレット２２を示すが、該従節ターレット２２の中心部にはスプライン嵌合孔５０が形成され、このスプライン嵌合孔５０に前記出力軸２８の下端部に形成したスプライン軸部５２が摺動自在に嵌合されることにより、前記スプライン嵌合部２６が構成される。前記従節ターレット２２の外周面２２ａは断面略円形状に形成されると共に、前記スプライン嵌合孔５０は断面正方形に形成されている。そして、前記スプライン軸部５２も前記スプライン嵌合孔５０の内側形状に沿った断面正方形に形成され、このスプライン軸部５２はスプライン嵌合孔５０に摺動自在に密接嵌合される。
【００２８】
ここで、前記従節ターレット２２の外周面２２ａには、前記スプライン嵌合孔５０の４辺５０ａ，５０ａ…に対向する部位に、４つのカムフォロア２４，２４…の取付面２２ｂ，２２ｂ…が４箇所形成され、これら取付面２２ｂ，２２ｂ…にはそれぞれ取付穴２２ｃ，２２ｃ…が穿設される。そしてこれら４つの取付穴２２ｃ，２２ｃそれぞれに、カムフォロア２４，２４…を回転自在に支持する支軸５４，５４…が圧入固定されるようになっている。
【００２９】
そして、前記工具交換装置１０は図５に示すように、図１と向きを逆にして工作機械のスピンドル部６０の近傍に取り付けられ、出力軸２８の先端部に工具保持アーム６２が取付けられる。工具保持アーム６２の両端部には工具６４の保持部６２ａ，６２ａが設けられ、これら保持部６２ａ，６２ａに工具６４が着脱可能となっている。
【００３０】
以上の構成により本実施形態の工具交換装置１０にあっては、入力軸１２が回転されると、これに伴ってローラギアカム１８が回転され、これの外周面１８ａに形成されたテーパリブ２０の両側を挟み込むように係合する一対のカムフォロア２４，２４が、テーパリブ２０の幾何学的形状に沿って案内されることにより、図７中（ａ）に示す特性をもって従節ターレット２２が揺動回転される。すると、前記従節ターレット２２にスプライン嵌合部２６を介して取付けられた出力軸２８が揺動回転し、この出力軸２８の先端部に取付けた工具保持アーム６２が旋回する。
【００３１】
一方、前記ローラギアカム１８が回転されると、このローラギアカム１８の一側面に形成した溝カム３０によって、この溝カム３０に係合されたカムフォロア３６が案内されて、揺動レバー３２は図４に示すように上下揺動され、これの先端部３２ｃのカムフォロア３８がその周溝４０に係合された出力軸２８は、従節ターレット２２とのスプライン嵌合部２６での摺動を伴って図７中（ｂ）に示す特性をもって上下往復運動される。
【００３２】
そして、前記出力軸２８が揺動回転および上下往復運動されることにより、工具保持アーム６２の両端部に保持された工具６４の自動交換が行われる。即ち、前記工具６４は図７中（ｃ）に示すタイミングをもってクランプ，アンクランプが行われる。
【００３３】
ところで、本実施形態では図１に示したように、前記従節ターレット２２のスプライン嵌合孔５０を断面正方形に形成し、このスプライン嵌合孔５０の各辺５０ａ，５０ａ…にそれぞれ対向させて４個のカムフォロア２４，２４…を設けたので、これらカムフォロア２４，２４…は、前記従節ターレット２２のスプライン嵌合孔５０の周縁部における肉厚ｔが最も大きくなる部分に取付けられることになる。
【００３４】
従って、従節ターレット２２におけるカムフォロア２４，２４…の取付け部分の剛性を大幅に増大させることができるため、カムフォロワ２４，２４…の大きさを大きくすることができ、これによりカムフォロワ２４，２４…の剛性が増大して工具交換装置１０の耐久寿命を延ばすことができる。このことは反面、従節ターレット２２の小径化を可能とし、延いては工具交換装置１０の小型化を達成することもできる。
【００３５】
また、カムフォロワ２４，２４…の数を従来よりも少なくしているので、工具交換装置１０をコストダウンすることができる。さらに、矩形状のスプライン嵌合孔５０に対してその各辺５０ａ，５０ａ…に対向させて４つのカムフォロワ２４，２４…を設ける構成であるため、これらスプライン嵌合孔５０とカムフォロワ２４，２４…の支軸５４，５４…との組み合わせ配置が容易になり、これらを一体に形成し易くなる。
【００３６】
また、前記カムフォロア２４，２４…を４個としたことにより、隣接されるカムフォロア２４，２４間の間隔を大きくとることができるため、これら隣接するカムフォロア２４，２４間に挟まれるテーパリブ２０の幅方向の肉厚ｗを大きくすることができる（図３および図６参照）。このため、前記カムフォロア２４，２４…の支軸５４，５４…を取付穴２２ｃ，２２ｃ…に圧入する取付け部分の剛性を大きくできることと相俟って、カムフォロア２４，２４…の係合部分の剛性を著しく増大することができる。従って、ローラギアカム１８と従節ターレット２２との間に作用する負荷を大きくすることが可能となるため、工具交換装置１０の小型化を図りつつ大きなトルクを作用させることができる。
【００３７】
一方、前記従節ターレット２２と前記出力軸２８との間で揺動回転が伝達される際、前記スプライン嵌合孔５０の角部５０ｂ，５０ｂ…を圧力角として、これら角部５０ｂ，５０ｂ…にスプライン軸部５２の角部５２ａ，５２ａ…が係合してトルク伝達が行われるが、カムフォロア２４，２４…の取付け位置が前記スプライン嵌合孔５０の角部５０ｂ，５０ｂ…から外れた位置になる。このため、前記スプライン嵌合孔５０の角部５０ｂ，５０ｂ…部分の剛性を大きくすることができ、延いては、従節ターレット２２の小型化を図りつつ伝達トルクの大幅な増大を達成することができる。
【００３８】
図８は他の実施形態を示し、前記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図８は図１に対応した従節ターレットの断面平面図である。
【００３９】
即ち、この実施形態ではカムフォロア２４を回転自在に支持する支軸５４ａを、従節ターレット２２から一体成形により四方へ突設することにより構成してある。
【００４０】
ところで、前記カムフォロア２４を支軸５４ａに取付ける際、まず、支軸５４ａにリング状座板７０を挿通して基部に位置させ、その上からニードルベアリング７２を介してカムフォロア２４を支軸５４ａに嵌合する。そして、支軸５４ａの先端面に鍔板７４をボルト７６止めして、この鍔板７４によってカムフォロア２４の抜け止めが行われるようになっている。
【００４１】
従って、この実施形態のカムフォロア２４にあっては、支軸５４ａを従節ターレット２２から一体成形により突設したので、従節ターレット２２に支軸５４ａを取付けるための穿設穴を設ける必要がなくなり、該従節ターレット２２のスプライン嵌合孔５０周縁部の肉厚部分に穿設穴を形成することによる応力集中の発生を防止できる。従って、従節ターレット２２の剛性を著しく増大できるようになり、スプライン嵌合孔５０の大径化が可能となるため、このスプライン嵌合孔５０の大径化に伴ってスプライン軸部５２の大径化が達成され、延いてはより大きなトルクの伝達を可能にすることができる。
【００４２】
図９，図１０は他の実施形態を示し、前記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図９はローラギアカムのテーパリブの展開図、図１０はテーパリブの要部拡大図である。
【００４３】
即ち、この実施形態ではローラギアカム１８の外周面１８ａに形成されるテーパリブ２０の幅方向肉厚ｗを、このテーパリブ２０の幾何学的形状によって与えられる出力軸２８の一連の動きの中で、特に正確な位置決めを必要とする区間Ｘで精度を高くして形成（幅Ｗ1 ）し、その他の区間Ｙは幅狭に形成（幅Ｗ2 ）してある（Ｗ1 ＞Ｗ2 ）。例えば、前記正確な位置決めを必要とする区間Ｘとしては、工具６４を工作機械のスピンドル部６０および図外のマガジンポットの取付穴に挿入する工程がある（図７（ａ）の特性中ｘに示す区間参照）。
【００４４】
従って、この実施形態では前記テーパリブ２０の幅方向肉厚ｗを、特に正確な位置決めを必要とする区間Ｘで精度を高くして形成し、その他の区間Ｙは幅狭に形成したので、一対のカムフォロア２４，２４…がテーパリブ２０の両側を挟むようにして係合する際に、区間Ｘではカムフォロア２４，２４にプリロードを掛けることができて当該カムフォロワ２４，２４を精度良く動かすことができ、これにより出力軸２８を的確に駆動することができるとともに、正確な位置決めを行うことができる。
【００４５】
一方、テーパリブ２０の幅方向肉厚ｗを幅狭に形成した区間Ｙでは、カムフォロア２４，２４に掛かる荷重を軽減することができ、工具交換装置１０全体の耐用寿命を延ばすことができる。そして、最小限度の範囲でカムフォロア２４，２４に上記プリロードを掛けることができるため、不必要な発熱を抑制することができて、エネルギー損失を減少させることができる。
【００４６】
尚、前記各実施形態ではカム装置として工具交換装置１０を例にとって示したが、これに限ることなく従節ターレットを備えた他のカム装置にあっても本発明を適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に示すカム装置にあっては、断面形状が矩形状に形成された従節ターレットのスプライン嵌合孔の４つの辺にそれぞれ対向させて、前記カムフォロアを従節ターレットの外周に４個配置するようにしたので、４個のカムフォロアを従節ターレットのスプライン嵌合孔の周縁部における肉厚が最も大きくなる部分に取付けることができる。従って、従節ターレットにおけるカムフォロアの取付け部分の剛性を大幅に大きく確保することができるため、カムフォロワの大きさを大きくすることができ、これによりカムフォロワの剛性が増大してカム装置の耐久寿命を延ばすことができる。このことは反面、従節ターレットの小径化を可能とし、延いては装置全体の小型化を達成することもできる。
【００４８】
また、カムフォロワの数を従来よりも少なくしているので、装置をコストダウンできる。さらに、矩形状のスプライン嵌合孔に対してその各辺に対向させて４つのカムフォロワを設ける構成であるため、これらスプライン嵌合孔とカムフォロワの取付部との組み合わせ配置が容易になり、これらを一体に形成し易くなる。
【００４９】
また、前記カムフォロアを４個としたことにより、隣接されるカムフォロア間の間隔を大きくとることができ、これら隣接するカムフォロア間に挟まれる前記ローラギアカムのテーパリブの幅方向の肉厚を大きくすることができる。これにより、前記カムフォロアの取付け部分の剛性を大きくできることと相俟って、カムフォロアの係合部分の剛性を著しく増大でき、ローラギアカムと従節ターレットとの間に作用する負荷を大きくすることが可能となるため、装置の小型化を図りつつ大きなトルクを作用させることができる。
【００５０】
また、本発明の請求項２に示すカム装置にあっては、上記請求項１の効果に加えてさらに、前記従節ターレットと前記出力軸との間で揺動回転が伝達される際、前記スプライン嵌合孔の角部を圧力角として、この角部にスプライン軸部の角部が係合してトルク伝達が行われるが、カムフォロアの取付け位置が前記スプライン嵌合孔の角部から外れた位置になるので、前記スプライン嵌合孔の角部部分の剛性を大きくすることができ、延いては、従節ターレットの小型化を図りつつ伝達トルクの大幅な増大を達成することができる。
【００５１】
また、本発明の請求項３に示すカム装置にあっては、前記カムフォロアを回転自在に支持する支軸を、従節ターレットから一体成形により突設したので、従節ターレットにカムフォロワの支軸を取付けるための穿設穴を設ける必要がなくなり、該従節ターレットのスプライン嵌合孔周縁部の肉厚部分に穿設穴を形成することによる応力集中の発生を防止することができる。従って、従節ターレットの剛性を著しく増大できるようになり、スプライン嵌合孔の大径化が可能となる。このスプライン嵌合孔の大径化に伴ってスプライン軸部の大径化が達成され、延いてはより大きなトルクの伝達が可能となる。
【００５２】
更に、本発明の請求項４に示すカム装置にあっては、前記テーパリブの幅を、このテーパリブの幾何学的形状によって与えられる出力軸の一連の動きの中で、特に正確な位置決めを必要とする区間で精度を高くして形成し、その他の区間は幅狭に形成したので、カムフォロアが前記テーパリブの両側を挟むようにして係合する際に、該テーパリブの幅精度を高くした区間では、カムフォロアにプリロードを掛けることができて当該カムフォロワを精度良く動かすことができ、これにより出力軸を的確に駆動することができるとともに、正確な位置決めを行うことができる。一方、テーパリブの幅を幅狭に形成した区間では、カムフォロアに掛かる荷重を軽減することができ、カム装置全体の耐用寿命を延ばすことができる。そして、最小限度の範囲でカムフォロアに上記プリロードを掛けることができるため、不必要な発熱を抑制することができて、エネルギー損失を減少させることができるという各種優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すカム装置に用いられる従節ターレットの断面平面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すカム装置の断面正面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すカム装置の断面平面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すカム装置の作動状態の断面正面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示すカム装置の使用状態の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態を示すカム装置に用いられるローラギアカムの外周面に形成したテーパリブの展開図である。
【図７】本発明の一実施形態を示すカム装置の作動状態のタイミング線図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示すカム装置に用いられる従節ターレットの断面平面図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示すカム装置に用いられるローラギアカムのテーパリブの展開図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を示すカム装置に用いられるローラギアカムのテーパリブの要部拡大図である。
【図１１】従来のカム装置に用いられる従節ターレットの断面平面図である。
【符号の説明】
１０ 工具交換装置
１２ 入力軸
１６ ハウジング
１８ ローラギアカム
２０ テーパリブ
２２ 従節ターレット
２４ カムフォロア
２６ スプライン嵌合部
２８ 出力軸
３０ 溝カム
３２ 揺動レバー
３３ 往復運動機構
５０ スプライン嵌合孔
５０ａ スプライン嵌合孔の辺
５２ スプライン軸部
５４，５４ａ 支軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、ローラギアカムとこれに係合するカムフォロワとにより、入力軸の回転を従節ターレットの揺動回転、ひいては出力軸の揺動回転に変換するようにしたカム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のカム装置としては、例えば実公平７−５２４４４号公報（Int.Cl.F16H 37/16 ）に開示されたものが知られており、このカム装置を用いて入力軸の回転を出力軸の揺動回転および軸方向の往復運動に変換するようになっている。このように運動変換するカム装置は、工作機械の工具交換装置に適用することにより、迅速かつ確実に工具交換を行うことができる。
【０００３】
即ち、前記カム装置は入力軸に固定されるローラギアカムを備え、このローラギアカムの外周面上にはテーパリブが形成されるとともに、このローラギアカムの片側端面に無端状の溝カムが形成される。一方、前記テーパリブに係合されるカムフォロアを外周に設けた従節ターレットと、前記溝カムに一端部が係合される揺動アームとを設け、前記従節ターレットの中心部にスプラインを介して軸方向移動可能かつ一体回転可能に出力軸を嵌合すると共に、前記揺動アームの揺動端部を出力軸に係合してある。
【０００４】
そして、入力軸が回転されてローラギアカムが回転されると、前記従節ターレットを介して出力軸に揺動回転が取り出され、かつ、前記揺動アームを介して出力軸に軸方向の往復運動が取り出されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来のカム装置にあっては、図１１に示すように前記従節ターレット１は出力軸２にスプライン嵌合されるが、この出力軸２のスプライン軸部２ａが断面四角形に形成され、これに伴って従節ターレット１に形成されるスプライン嵌合孔１ａも断面四角形に形成されている。一方、前記従節ターレット１の外周面１ｂは断面円形状に形成され、この外周面１ｂに６個のカムフォロア３，３…が、それぞれの回転中心軸Ｃ，Ｃ…が放射状となるようにして周方向に等間隔に取付けられ、互いに隣接される一対のカムフォロア３，３が前記ローラギアカムのテーパリブ４を挟むようにして係合されるようになっている。
【０００６】
このため、前記従節ターレット１は、中心部に四角形のスプライン嵌合孔１ａが形成されるにもかかわらず、外周部には６個のカムフォロア３，３…が設けられるため、カムフォロア３，３…の取付け位置に対応するスプライン嵌合孔１ａ周縁部の肉厚がそれぞれ異なってしまう。つまり、従節ターレット１のスプライン嵌合孔１ａ周縁部の肉厚は、四角形のスプライン嵌合孔１ａの４つの辺の中央部に対応する部分で最も大きくなる一方、各角部に対応する部分で最も小さくなる。ところが、スプライン嵌合孔１ａの最も肉厚が大きくなる各辺の中央部に、６個のカムフォロアを対応させることはできず、どうしても肉厚の大きな部分に配置されるカムフォロア３と、肉厚の小さな部分に配置されるカムフォロア３とが存在することになる。
【０００７】
従って、前記従節ターレット１は、６個のカムフォロア３，３…が取付けられた部分のうち、最も肉厚が小さくなる部分で入力トルクに対する剛性を得るように設計されるため、肉厚が大きくなる部分では不必要に過剰な剛性が与えられることになり、従節ターレット１の外形が必要以上に大径化してしまい、延いてはカム装置が大型化するという課題があった。
【０００８】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて、従節ターレットのスプライン嵌合孔周縁部の肉厚を、それぞれのカムフォロアの取付け部分で最も大きくなるように工夫することにより、従節ターレットに必要な剛性を確保しつつ、かつその小径化を達成することができるカム装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために請求項１に示す本発明のカム装置は、外周面に所定の幾何学的曲線をもってテーパリブが形成され、入力軸と一体回転されるローラギアカムと、前記テーパリブの両側を挟むようにして係合されるカムフォロアを外周に有すると共に、中心部にスプライン嵌合孔が形成され、前記ローラギアカムの回転に伴って揺動回転される従節ターレットとを備えたカム装置において、前記スプライン嵌合孔の断面形状を矩形状に形成すると共に、前記カムフォロアを、スプライン嵌合孔の各辺にそれぞれ対向させて従節ターレットの外周に４個配置することにより構成する。
【００１０】
また、請求項２に示す本発明のカム装置は、外周面に所定の幾何学的曲線をもってテーパリブが形成され、入力軸と一体回転されるローラギアカムと、前記テーパリブの両側を挟むようにして係合されるカムフォロアを外周に有すると共に、中心部にスプライン嵌合孔が形成され、前記ローラギアカムの回転に伴って揺動回転される従節ターレットと、前記スプライン嵌合孔に嵌合されるスプライン軸部を有し、軸方向移動可能かつ回転可能に支持される出力軸と、前記入力軸回転に同期して前記出力軸を軸方向に往復運動させる往復運動機構とを備えたカム装置において、前記スプライン嵌合孔の断面形状を矩形状に形成すると共に、前記カムフォロアを、スプライン嵌合孔の各辺にそれぞれ対向させて従節ターレットの外周に４個配置することにより構成する。
【００１１】
また、請求項３に示す本発明のカム装置は、前記カムフォロアを回転自在に支持する支軸を、従節ターレットから一体成形により突設することにより構成する。
【００１２】
さらに、請求項４に示す本発明のカム装置は、前記テーパリブの幅を、このテーパリブの幾何学的形状によって与えられる出力軸の一連の動きの中で、特に正確な位置決めを必要とする区間で精度を高くして形成し、その他の区間は幅狭に形成する。
【００１３】
以上の構成により、本発明のカム装置の作用を以下に述べる。請求項１のカム装置は、入力軸の回転に伴ってローラギアカムが回転されると、このローラギアカムの外周面に形成したテーパリブに係合するカムフォロアを介して従節ターレットが揺動回転することになる。
【００１４】
ところで、断面形状が矩形状に形成された従節ターレットのスプライン嵌合孔の４つの辺にそれぞれ対向させて、前記カムフォロアが従節ターレットの外周に４個配置されるので、４個のカムフォロアは従節ターレットのスプライン嵌合孔の周縁部における肉厚が最も大きくなる部分に取付けられることになる。従って、従節ターレットにおけるカムフォロアの取付け部分の剛性を大幅に大きく確保することができるため、カムフォロワの大きさを大きくすることができ、これによりカムフォロワの剛性が増大してカム装置の耐久寿命を延ばすことができる。このことは反面、従節ターレットの小径化を可能とし、延いては装置全体の小型化を達成することもできる。
【００１５】
また、カムフォロワの数を従来よりも少なくしているので、装置をコストダウンできる。さらに、矩形状のスプライン嵌合孔に対してその各辺に対向させて４つのカムフォロワを設ける構成であるため、これらスプライン嵌合孔とカムフォロワの取付部との組み合わせ配置が容易になり、これらを一体に形成し易くなる。
【００１６】
また、前記カムフォロアを４個としたことにより、隣接されるカムフォロア間の間隔を大きくとることができ、これら隣接するカムフォロア間に挟まれる前記ローラギアカムのテーパリブの幅方向の肉厚を大きくすることができる。これにより、前記カムフォロアの取付け部分の剛性を大きくできることと相俟って、カムフォロアの係合部分の剛性を著しく増大でき、ローラギアカムと従節ターレットとの間に作用する負荷を大きくすることが可能となるため、装置の小型化を図りつつ大きなトルクを作用させることができる。
【００１７】
請求項２のカム装置は、入力軸の回転に伴ってローラギアカムが回転されると、このローラギアカムの外周面に形成したテーパリブに係合するカムフォロアを介して従節ターレットが揺動回転し、該従節ターレットのスプライン嵌合孔に嵌合された出力軸を揺動回転する。また、この出力軸は往復運動機構を介して前記入力軸回転に同期して軸方向に往復運動される。この軸方向の往復運動時には、出力軸のスプライン軸部と前記従節ターレットのスプライン嵌合孔とが相対移動されることになる。
【００１８】
そしてこの請求項２では、上記請求項１の作用に加えて、前記従節ターレットと前記出力軸との間で揺動回転が伝達される際、前記スプライン嵌合孔の角部を圧力角として、この角部にスプライン軸部の角部が係合してトルク伝達が行われるが、カムフォロアの取付け位置が前記スプライン嵌合孔の角部から外れた位置になるため、前記スプライン嵌合孔の角部部分の剛性を大きくすることができ、延いては、従節ターレットの小型化を図りつつ伝達トルクの大幅な増大を達成することができる。
【００１９】
また、請求項３のカム装置では、前記カムフォロアを回転自在に支持する支軸を、従節ターレットから一体成形により突設したので、従節ターレットにカムフォロワの支軸を取付けるための穿設穴を設ける必要がなくなり、該従節ターレットのスプライン嵌合孔周縁部の肉厚部分に穿設穴を形成することによる応力集中の発生を防止することができる。従って、従節ターレットの剛性を著しく増大できるようになり、スプライン嵌合孔の大径化が可能となる。このスプライン嵌合孔の大径化に伴ってスプライン軸部の大径化が達成され、延いてはより大きなトルクの伝達が可能となる。
【００２０】
更に、請求項４のカム装置では、前記テーパリブの幅を、このテーパリブの幾何学的形状によって与えられる出力軸の一連の動きの中で、特に正確な位置決めを必要とする区間で精度を高くして形成し、その他の区間は幅狭に形成したので、カムフォロアが前記テーパリブの両側を挟むようにして係合する際に、該テーパリブの幅精度を高くした区間では、カムフォロアにプリロードを掛けることができて当該カムフォロワを精度良く動かすことができ、これにより出力軸を的確に駆動することができるとともに、正確な位置決めを行うことができる。一方、テーパリブの幅を幅狭に形成した区間では、カムフォロアに掛かる荷重を軽減することができ、カム装置全体の耐用寿命を延ばすことができる。そして、最小限度の範囲でカムフォロアに上記プリロードを掛けることができるため、不必要な発熱を抑制することができて、エネルギー損失を減少させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１から図７は本発明のカム装置の一実施形態を示し、図１はカム装置に用いられる従節ターレットの断面平面図、図２はカム装置の断面正面図、図３はカム装置の断面平面図、図４はカム装置の作動状態を示す断面正面図、図５はカム装置の使用状態の説明図、図６はカム装置に用いられるローラギアカムの外周面に形成したテーパリブの展開図、図７はカム装置の作動状態を示すタイミング線図である。本実施形態ではカム装置を工作機械に用いられる工具交換装置に適用した場合を例にとって説明する。
【００２２】
即ち、本実施形態のカム装置としての工具交換装置１０は、図２，図３に示すように工具交換に必要な複合運動が、入力軸１２の回転によって作り出されるようになっている。前記入力軸１２はローラベアリング１４，１４ａを介してハウジング１６内に回転自在に支持され、該入力軸１２にローラギアカム１８が一体回転可能に取付けられる。
【００２３】
前記ローラギアカム１８の外周面１８ａには、図６に示すように所定の幾何学的曲線をもってテーパリブ２０が形成され、このテーパリブ２０に従節ターレット２２の外周に取付けられたカムフォロア２４，２４…が係合される。そして、前記ローラギアカム１８の回転が、カムフォロア２４，２４…を介して前記従節ターレット２２に揺動回転として伝達され、該従節ターレット２２にスプライン嵌合部２６を介して取付けられた出力軸２８を揺動回転するようになっている。図６中に示す▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼の記号は、カムフォロア２４，２４…に番号付けして、それぞれの位置関係を示したもので、前記従節ターレット２２は揺動回転しつつ全体的に一方向へ回転される。
【００２４】
前記ローラギアカム１８の片面（図２中手前側）には、図２に示したように所定の幾何学的曲線からなるエンドレスの溝カム３０が形成される。該溝カム３０の形成側に配置された揺動レバー３２は、支点となる基端部３２ａが枢軸３４を介してハウジング１６に回動可能に取付けられると共に、力点となる中間部３２ｂにカムフォロア３６が取付けられ、このカムフォロア３６が前記溝カム３０に係合される。
【００２５】
また、前記揺動レバー３２の作用点となる先端部３２ｃにはカムフォロア３８が取付けられ、このカムフォロア３８は前記出力軸２８に設けた周溝４０に係合される。そして、前記溝カム３０が回転されることにより、前記揺動レバー３２は枢軸３４を中心に上下揺動され、この上下揺動は先端部３２ｃのカムフォロア３８を介して周溝４０に伝達されることとなって、出力軸２８が上下方向に往復運動する。従って、前記溝カム３０および前記揺動レバー３２によって往復運動機構３３が構成される。
【００２６】
前記従節ターレット２２は、ハウジング１６の下面１６ａに固定された支持筒４２内に下端部が挿入され、この下端部が支持筒４２の上下両端部に設けたベアリング４４，４４ａを介して回転自在に支持される。そして、該従節ターレット２２にスプライン嵌合部２６を介して取付けられた前記出力軸２８の上端部は、ハウジング１６の上面１６ｂに固定された軸受４６に回転自在かつ軸方向へ摺動自在に支持される。
【００２７】
図１に前記従節ターレット２２を示すが、該従節ターレット２２の中心部にはスプライン嵌合孔５０が形成され、このスプライン嵌合孔５０に前記出力軸２８の下端部に形成したスプライン軸部５２が摺動自在に嵌合されることにより、前記スプライン嵌合部２６が構成される。前記従節ターレット２２の外周面２２ａは断面略円形状に形成されると共に、前記スプライン嵌合孔５０は断面正方形に形成されている。そして、前記スプライン軸部５２も前記スプライン嵌合孔５０の内側形状に沿った断面正方形に形成され、このスプライン軸部５２はスプライン嵌合孔５０に摺動自在に密接嵌合される。
【００２８】
ここで、前記従節ターレット２２の外周面２２ａには、前記スプライン嵌合孔５０の４辺５０ａ，５０ａ…に対向する部位に、４つのカムフォロア２４，２４…の取付面２２ｂ，２２ｂ…が４箇所形成され、これら取付面２２ｂ，２２ｂ…にはそれぞれ取付穴２２ｃ，２２ｃ…が穿設される。そしてこれら４つの取付穴２２ｃ，２２ｃそれぞれに、カムフォロア２４，２４…を回転自在に支持する支軸５４，５４…が圧入固定されるようになっている。
【００２９】
そして、前記工具交換装置１０は図５に示すように、図１と向きを逆にして工作機械のスピンドル部６０の近傍に取り付けられ、出力軸２８の先端部に工具保持アーム６２が取付けられる。工具保持アーム６２の両端部には工具６４の保持部６２ａ，６２ａが設けられ、これら保持部６２ａ，６２ａに工具６４が着脱可能となっている。
【００３０】
以上の構成により本実施形態の工具交換装置１０にあっては、入力軸１２が回転されると、これに伴ってローラギアカム１８が回転され、これの外周面１８ａに形成されたテーパリブ２０の両側を挟み込むように係合する一対のカムフォロア２４，２４が、テーパリブ２０の幾何学的形状に沿って案内されることにより、図７中（ａ）に示す特性をもって従節ターレット２２が揺動回転される。すると、前記従節ターレット２２にスプライン嵌合部２６を介して取付けられた出力軸２８が揺動回転し、この出力軸２８の先端部に取付けた工具保持アーム６２が旋回する。
【００３１】
一方、前記ローラギアカム１８が回転されると、このローラギアカム１８の一側面に形成した溝カム３０によって、この溝カム３０に係合されたカムフォロア３６が案内されて、揺動レバー３２は図４に示すように上下揺動され、これの先端部３２ｃのカムフォロア３８がその周溝４０に係合された出力軸２８は、従節ターレット２２とのスプライン嵌合部２６での摺動を伴って図７中（ｂ）に示す特性をもって上下往復運動される。
【００３２】
そして、前記出力軸２８が揺動回転および上下往復運動されることにより、工具保持アーム６２の両端部に保持された工具６４の自動交換が行われる。即ち、前記工具６４は図７中（ｃ）に示すタイミングをもってクランプ，アンクランプが行われる。
【００３３】
ところで、本実施形態では図１に示したように、前記従節ターレット２２のスプライン嵌合孔５０を断面正方形に形成し、このスプライン嵌合孔５０の各辺５０ａ，５０ａ…にそれぞれ対向させて４個のカムフォロア２４，２４…を設けたので、これらカムフォロア２４，２４…は、前記従節ターレット２２のスプライン嵌合孔５０の周縁部における肉厚ｔが最も大きくなる部分に取付けられることになる。
【００３４】
従って、従節ターレット２２におけるカムフォロア２４，２４…の取付け部分の剛性を大幅に増大させることができるため、カムフォロワ２４，２４…の大きさを大きくすることができ、これによりカムフォロワ２４，２４…の剛性が増大して工具交換装置１０の耐久寿命を延ばすことができる。このことは反面、従節ターレット２２の小径化を可能とし、延いては工具交換装置１０の小型化を達成することもできる。
【００３５】
また、カムフォロワ２４，２４…の数を従来よりも少なくしているので、工具交換装置１０をコストダウンすることができる。さらに、矩形状のスプライン嵌合孔５０に対してその各辺５０ａ，５０ａ…に対向させて４つのカムフォロワ２４，２４…を設ける構成であるため、これらスプライン嵌合孔５０とカムフォロワ２４，２４…の支軸５４，５４…との組み合わせ配置が容易になり、これらを一体に形成し易くなる。
【００３６】
また、前記カムフォロア２４，２４…を４個としたことにより、隣接されるカムフォロア２４，２４間の間隔を大きくとることができるため、これら隣接するカムフォロア２４，２４間に挟まれるテーパリブ２０の幅方向の肉厚ｗを大きくすることができる（図３および図６参照）。このため、前記カムフォロア２４，２４…の支軸５４，５４…を取付穴２２ｃ，２２ｃ…に圧入する取付け部分の剛性を大きくできることと相俟って、カムフォロア２４，２４…の係合部分の剛性を著しく増大することができる。従って、ローラギアカム１８と従節ターレット２２との間に作用する負荷を大きくすることが可能となるため、工具交換装置１０の小型化を図りつつ大きなトルクを作用させることができる。
【００３７】
一方、前記従節ターレット２２と前記出力軸２８との間で揺動回転が伝達される際、前記スプライン嵌合孔５０の角部５０ｂ，５０ｂ…を圧力角として、これら角部５０ｂ，５０ｂ…にスプライン軸部５２の角部５２ａ，５２ａ…が係合してトルク伝達が行われるが、カムフォロア２４，２４…の取付け位置が前記スプライン嵌合孔５０の角部５０ｂ，５０ｂ…から外れた位置になる。このため、前記スプライン嵌合孔５０の角部５０ｂ，５０ｂ…部分の剛性を大きくすることができ、延いては、従節ターレット２２の小型化を図りつつ伝達トルクの大幅な増大を達成することができる。
【００３８】
図８は他の実施形態を示し、前記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図８は図１に対応した従節ターレットの断面平面図である。
【００３９】
即ち、この実施形態ではカムフォロア２４を回転自在に支持する支軸５４ａを、従節ターレット２２から一体成形により四方へ突設することにより構成してある。
【００４０】
ところで、前記カムフォロア２４を支軸５４ａに取付ける際、まず、支軸５４ａにリング状座板７０を挿通して基部に位置させ、その上からニードルベアリング７２を介してカムフォロア２４を支軸５４ａに嵌合する。そして、支軸５４ａの先端面に鍔板７４をボルト７６止めして、この鍔板７４によってカムフォロア２４の抜け止めが行われるようになっている。
【００４１】
従って、この実施形態のカムフォロア２４にあっては、支軸５４ａを従節ターレット２２から一体成形により突設したので、従節ターレット２２に支軸５４ａを取付けるための穿設穴を設ける必要がなくなり、該従節ターレット２２のスプライン嵌合孔５０周縁部の肉厚部分に穿設穴を形成することによる応力集中の発生を防止できる。従って、従節ターレット２２の剛性を著しく増大できるようになり、スプライン嵌合孔５０の大径化が可能となるため、このスプライン嵌合孔５０の大径化に伴ってスプライン軸部５２の大径化が達成され、延いてはより大きなトルクの伝達を可能にすることができる。
【００４２】
図９，図１０は他の実施形態を示し、前記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図９はローラギアカムのテーパリブの展開図、図１０はテーパリブの要部拡大図である。
【００４３】
即ち、この実施形態ではローラギアカム１８の外周面１８ａに形成されるテーパリブ２０の幅方向肉厚ｗを、このテーパリブ２０の幾何学的形状によって与えられる出力軸２８の一連の動きの中で、特に正確な位置決めを必要とする区間Ｘで精度を高くして形成（幅Ｗ1 ）し、その他の区間Ｙは幅狭に形成（幅Ｗ2 ）してある（Ｗ1 ＞Ｗ2 ）。例えば、前記正確な位置決めを必要とする区間Ｘとしては、工具６４を工作機械のスピンドル部６０および図外のマガジンポットの取付穴に挿入する工程がある（図７（ａ）の特性中ｘに示す区間参照）。
【００４４】
従って、この実施形態では前記テーパリブ２０の幅方向肉厚ｗを、特に正確な位置決めを必要とする区間Ｘで精度を高くして形成し、その他の区間Ｙは幅狭に形成したので、一対のカムフォロア２４，２４…がテーパリブ２０の両側を挟むようにして係合する際に、区間Ｘではカムフォロア２４，２４にプリロードを掛けることができて当該カムフォロワ２４，２４を精度良く動かすことができ、これにより出力軸２８を的確に駆動することができるとともに、正確な位置決めを行うことができる。
【００４５】
一方、テーパリブ２０の幅方向肉厚ｗを幅狭に形成した区間Ｙでは、カムフォロア２４，２４に掛かる荷重を軽減することができ、工具交換装置１０全体の耐用寿命を延ばすことができる。そして、最小限度の範囲でカムフォロア２４，２４に上記プリロードを掛けることができるため、不必要な発熱を抑制することができて、エネルギー損失を減少させることができる。
【００４６】
尚、前記各実施形態ではカム装置として工具交換装置１０を例にとって示したが、これに限ることなく従節ターレットを備えた他のカム装置にあっても本発明を適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に示すカム装置にあっては、断面形状が矩形状に形成された従節ターレットのスプライン嵌合孔の４つの辺にそれぞれ対向させて、前記カムフォロアを従節ターレットの外周に４個配置するようにしたので、４個のカムフォロアを従節ターレットのスプライン嵌合孔の周縁部における肉厚が最も大きくなる部分に取付けることができる。従って、従節ターレットにおけるカムフォロアの取付け部分の剛性を大幅に大きく確保することができるため、カムフォロワの大きさを大きくすることができ、これによりカムフォロワの剛性が増大してカム装置の耐久寿命を延ばすことができる。このことは反面、従節ターレットの小径化を可能とし、延いては装置全体の小型化を達成することもできる。
【００４８】
また、カムフォロワの数を従来よりも少なくしているので、装置をコストダウンできる。さらに、矩形状のスプライン嵌合孔に対してその各辺に対向させて４つのカムフォロワを設ける構成であるため、これらスプライン嵌合孔とカムフォロワの取付部との組み合わせ配置が容易になり、これらを一体に形成し易くなる。
【００４９】
また、前記カムフォロアを４個としたことにより、隣接されるカムフォロア間の間隔を大きくとることができ、これら隣接するカムフォロア間に挟まれる前記ローラギアカムのテーパリブの幅方向の肉厚を大きくすることができる。これにより、前記カムフォロアの取付け部分の剛性を大きくできることと相俟って、カムフォロアの係合部分の剛性を著しく増大でき、ローラギアカムと従節ターレットとの間に作用する負荷を大きくすることが可能となるため、装置の小型化を図りつつ大きなトルクを作用させることができる。
【００５０】
また、本発明の請求項２に示すカム装置にあっては、上記請求項１の効果に加えてさらに、前記従節ターレットと前記出力軸との間で揺動回転が伝達される際、前記スプライン嵌合孔の角部を圧力角として、この角部にスプライン軸部の角部が係合してトルク伝達が行われるが、カムフォロアの取付け位置が前記スプライン嵌合孔の角部から外れた位置になるので、前記スプライン嵌合孔の角部部分の剛性を大きくすることができ、延いては、従節ターレットの小型化を図りつつ伝達トルクの大幅な増大を達成することができる。
【００５１】
また、本発明の請求項３に示すカム装置にあっては、前記カムフォロアを回転自在に支持する支軸を、従節ターレットから一体成形により突設したので、従節ターレットにカムフォロワの支軸を取付けるための穿設穴を設ける必要がなくなり、該従節ターレットのスプライン嵌合孔周縁部の肉厚部分に穿設穴を形成することによる応力集中の発生を防止することができる。従って、従節ターレットの剛性を著しく増大できるようになり、スプライン嵌合孔の大径化が可能となる。このスプライン嵌合孔の大径化に伴ってスプライン軸部の大径化が達成され、延いてはより大きなトルクの伝達が可能となる。
【００５２】
更に、本発明の請求項４に示すカム装置にあっては、前記テーパリブの幅を、このテーパリブの幾何学的形状によって与えられる出力軸の一連の動きの中で、特に正確な位置決めを必要とする区間で精度を高くして形成し、その他の区間は幅狭に形成したので、カムフォロアが前記テーパリブの両側を挟むようにして係合する際に、該テーパリブの幅精度を高くした区間では、カムフォロアにプリロードを掛けることができて当該カムフォロワを精度良く動かすことができ、これにより出力軸を的確に駆動することができるとともに、正確な位置決めを行うことができる。一方、テーパリブの幅を幅狭に形成した区間では、カムフォロアに掛かる荷重を軽減することができ、カム装置全体の耐用寿命を延ばすことができる。そして、最小限度の範囲でカムフォロアに上記プリロードを掛けることができるため、不必要な発熱を抑制することができて、エネルギー損失を減少させることができるという各種優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すカム装置に用いられる従節ターレットの断面平面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すカム装置の断面正面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すカム装置の断面平面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すカム装置の作動状態の断面正面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示すカム装置の使用状態の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態を示すカム装置に用いられるローラギアカムの外周面に形成したテーパリブの展開図である。
【図７】本発明の一実施形態を示すカム装置の作動状態のタイミング線図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示すカム装置に用いられる従節ターレットの断面平面図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示すカム装置に用いられるローラギアカムのテーパリブの展開図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を示すカム装置に用いられるローラギアカムのテーパリブの要部拡大図である。
【図１１】従来のカム装置に用いられる従節ターレットの断面平面図である。
【符号の説明】
１０ 工具交換装置
１２ 入力軸
１６ ハウジング
１８ ローラギアカム
２０ テーパリブ
２２ 従節ターレット
２４ カムフォロア
２６ スプライン嵌合部
２８ 出力軸
３０ 溝カム
３２ 揺動レバー
３３ 往復運動機構
５０ スプライン嵌合孔
５０ａ スプライン嵌合孔の辺
５２ スプライン軸部
５４，５４ａ 支軸
Claims (4)
- 外周面に所定の幾何学的曲線をもってテーパリブが形成され、入力軸と一体回転されるローラギアカムと、
前記テーパリブの両側を挟むようにして係合されるカムフォロアを外周に有すると共に、中心部にスプライン嵌合孔が形成され、前記ローラギアカムの回転に伴って揺動回転される従節ターレットとを備えたカム装置において、
前記スプライン嵌合孔の断面形状を矩形状に形成すると共に、前記カムフォロアを、スプライン嵌合孔の各辺にそれぞれ対向させて従節ターレットの外周に４個配置したことを特徴とするカム装置。 - 外周面に所定の幾何学的曲線をもってテーパリブが形成され、入力軸と一体回転されるローラギアカムと、
前記テーパリブの両側を挟むようにして係合されるカムフォロアを外周に有すると共に、中心部にスプライン嵌合孔が形成され、前記ローラギアカムの回転に伴って揺動回転される従節ターレットと、
前記スプライン嵌合孔に嵌合されるスプライン軸部を有し、軸方向移動可能かつ回転可能に支持される出力軸と、
前記入力軸回転に同期して前記出力軸を軸方向に往復運動させる往復運動機構とを備えたカム装置において、
前記スプライン嵌合孔の断面形状を矩形状に形成すると共に、前記カムフォロアを、スプライン嵌合孔の各辺にそれぞれ対向させて従節ターレットの外周に４個配置したことを特徴とするカム装置。 - 前記カムフォロアを回転自在に支持する支軸を、従節ターレットから一体成形により突設したことを特徴とする請求項１または２に記載のカム装置。
- 前記テーパリブの幅を、このテーパリブの幾何学的形状によって与えられる出力軸の一連の動きの中で、特に正確な位置決めを必要とする区間で精度を高くして形成し、その他の区間は幅狭に形成したことを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載のカム装置。
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