JPH09310743A - 共役カム装置と門型動作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 板カムを用いて回転運動を直線運動に変換す
るカム機構を備え、直線運動の往動時、復動時のいずれ
においてもカムフォロアが板カムから作用を受けている
共役カム装置の提供、および作動が正確で確実な門型動
作装置の提供。 【解決手段】 カム曲面を前進押動と後退時拘束用およ
び後退押動と前進時拘束用に振り分けた２枚の板カム１
７，１８を同一の駆動軸１０に固定する。カムフォロア
４１，４３と案内ブロック３１，３２を介して２枚の板
カムの共役によって直線移動体３０を往復移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転運動を直線
運動に変換するカム装置とこの装置を利用した門型動作
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】外周をカム曲面とした板カムとカムフォ
ロアによって回転運動を往復の直線運動に変換する場
合、通常、カムフォロアは、往動時にはカムから押し作
用を受けカムに拘束されるが、復動時にはばねによる押
圧を必要とする。このため、板カムを高速運転すると、
カムフォロアまたはカムフォロアと共に移動する部材の
慣性によって、カムフォロアが板カムのカム面から離れ
てしまうこと（ジャンピング）がある。

【０００３】ジャンピングがあると、作動のタイミング
が狂って本来は正確なはずのカムによる作業精度が劣化
する。また、ジャンピングのショックで騒音が発生した
り、機構が損傷してしまうこともある。

【０００４】回転盤の周面に沿ってカム溝を設け、この
溝をカムフォロアが走行するいわゆる溝カムを利用する
と、カムフォロアが直線運動の往動時、復動時共にカム
溝で拘束されているので、ジャンピングは生じない。し
かし、溝カムはカムフォロアとカム溝間に、カムフォロ
アが滑らかに移動するためのクリアランスがどうしても
必要であり、このために小さなガタをなくすことができ
ない。カムフォロアの変位を直線移動体に伝達するのに
レバーを用いる装置ではレバー比の関係から、一端側の
小さなガタが、レバーの他端側で無視できない大きさに
なることがある。

【０００５】また、溝カムはカム自体が大きく（径が大
きく、厚みが大きくなる）、かつ、重くなりやすいので
高速運転に向かない面がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、外周をカ
ム曲面とする板カムを用いて回転運動を直線運動に変換
するカム機構を備え、直線運動の往動時、復動時のいず
れにおいてもカムフォロアが板カムから作用を受けてい
る共役カム装置の提供、および作動が正確で確実な門型
動作装置の提供を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

〔共役カム装置〕駆動軸に取り付けた２枚の板カム、カ
ムフォロア、２個の案内ブロックを備えた直線移動体を
備え、駆動軸の回転を直線移動体の往復直線運動に変換
するカム装置とする。直角座標の軸をＸ，Ｙ，Ｚに設定
し、Ｚ方向の機壁を設ける。２枚の板カムをＹ方向に取
付けた同一の駆動軸に固定する。板カムは、外周をカム
曲線に沿ったカム曲面としている厚手の鋼板であり、カ
ム曲線は回転中心から所定の距離にある各点を回転角度
毎に求めて連続させて決定してある。２枚の板カムは、
通常、カム曲線が異なる。

【０００８】直線移動体に前進用案内ブロックと後退用
案内ブロックを取付け、直線移動体を機壁に対してリニ
アガイドなどで支持してＸ方向で往復移動可能に配置す
る。それぞれの案内ブロックには、Ｚ方向に形成した溝
等で、Ｚ方向の案内を可能とする。板カムの回転に伴う
カムフォロアの変位を案内ブロックを介して直線移動体
に伝達する。カムフォロアの変位の内、Ｚ方向の偏位は
案内ブロックに吸収され、Ｘ方向変位のみが直線移動体
に伝達される。カムフォロアと直線移動体の案内ブロッ
クとの間には、レバーを介在させることがある。

【０００９】２枚の板カムは、直線移動体の往復移動に
関して前進用と後退用とし、前進用板カムはカム曲面を
前進押動と後退時の拘束作用（ジャンピング防止）を担
当するように形成し、後退用板カムはカム曲面を後退押
動と前進時の拘束作用（ジャンピング防止）を行なうよ
うに機能を振り分け（共役させ）、かつ、両押動とジャ
ンピング防止の拘束作用とが滑らかに連続するように双
方のカム曲面を形成する。実際では、カム作成ソフトを
起動しているコンピューターに、必要データを入力し
て、カム曲線（カム曲面）を作成する。

【００１０】駆動軸が回転されると板カムの回転によっ
て、カムフォロアが変位し、直線移動体がＸ方向に往復
移動される。この際、前進用と後退用の板カムに接する
カムフォロアは直線移動体の前進時、後退時のいずれに
おいても、これらのカム曲面に拘束されるので、結局、
直線移動体の運動は、常時カムフォロアがカム曲面で拘
束された状態で行なわれ、ガタやジャンピングの発生す
る余地がなく、往復運動が確実で正確なものとなる。

【００１１】カムフォロアの変位をレバーを用いて直線
移動体に伝達することがある。レバーは、前進用レバー
と後退用レバーとし、駆動軸を挟んだ両側位置に配置す
る。レバーは、それぞれ、Ｚ方向の一端側をＹ方向の支
持軸で機壁に回動可能に軸支し、中間部にカムフォロア
を配置し、他端側に従動部を設ける。前進用案内ブロッ
クに前進用レバーの従動部を案内させ、後退用案内ブロ
ックに後退用レバーの従動部を案内させる。

【００１２】レバーは２本とし、駆動軸を挟んで両側位
置に配置するが、前進用と後退用の板カムに接する二つ
のカムフォロアが直線移動体の前進時、後退時のいずれ
においても板カムのカム曲線に拘束される。前進用レバ
ーの従動部は前進用案内ブロックの前進側壁にのみに当
接し、後退用レバーの従動部は後退用案内ブロックの後
退側壁にのみに当接する。このため、直線移動体の運動
に関して移動方向の切り替わり時に案内ブロックの中で
前進側壁から後退側壁に移動するようなガタを生じな
い。また、レバーを用いることによって直線移動体を板
カムとカムフォロアとの接触点から離れた位置に配置す
ることができると共にカムフォロアの変位を拡大して直
線移動体に伝達することができる。

【００１３】前進用レバーと後退用レバーにおけるカム
フォロアを、これらレバーの対向面側に偏位させて配置
することがある。この構成であるとカムフォロアと板カ
ムの回転中心が近く、板カムを小さく、軽量に形成する
ことができる。この結果、板カムの慣性が小さくなり、
直線移動の精度を向上させることができる。

【００１４】〔門型動作装置〕直角座標の軸をＸ，Ｙ，
Ｚとして、Ｚ方向送りのカム機構とＸ方向送りのカム機
構およびＸ方向に移動可能な直線移動体を備え、直線移
動体の先端に取り付けたトッププレートをこれらのカム
機構によってＸ方向およびＺ方向の移動を組み合わせた
門型移動をさせる装置とする。この装置におけるＺ方向
送りのカム機構とＸ方向送りのカム機構のいずれかまた
は双方を共役カム装置とする。共役カム装置によって作
動が確実で正確なものとなり、門型動作装置の作業精度
が向上する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図は、門型動作装置１を示し、機
筐２、モーター３および減速機４を備える（図３）。機
筐２は、左右のサイドプレート（機壁）５，６と天板７
および底板８を有して頑丈に構成され、天板７の上面に
減速機４がさらにその上面にモーター３が取付けられて
いる。なお、説明の都合上、図１におけるように直角座
標を定め、Ｘ方向を前後、Ｙ方向を左右、Ｚ方向を上下
とする。サイドプレート５，６は機壁であり、Ｚ方向に
延びている。

【００１６】機筐２の左右サイドプレート５，６間に
は、伝動軸９、駆動軸１０（図３）および支持軸１１
（図４、図１）がＹ方向で平行に軸架されている。伝動
軸９には受動ベベル歯車１２と小平歯車１３が固定さ
れ、受動ベベル歯車１２は減速機４の出力軸１４に取り
付けた駆動ベベル歯車１５と噛合している。駆動軸１０
には、大平歯車１６と３枚の板カム１７，１８，１９、
すなわち、前進用板カム１７、後退用板カム１８および
上下用板カム１９が固定され、大平歯車１６に、前記の
小平歯車１３が噛合している。したがって、モーター３
が駆動されると減速機４、ベベル歯車１２，１５、平歯
車１３，１６を介して板カム１７，１８，１９が駆動回
転される。

【００１７】支持軸１１は、前支持軸１１ａと後支持軸
１１ｂがあり（図１、図２）、前支持軸１１ａには前進
用レバー２０の一端部（上端）が回動自在に軸支され、
後支持軸１１ｂには後退用レバー２１の一端と上下レバ
ー２２の一端が回動自在に軸支されている。前進用と後
退用のレバー２０，２１の回動面は前進用と後退用の板
カム１７，１８の間に設定され、上下用レバー２２の回
動面は後退用カム板１８と上下用板カム１９の間に設定
されている。

【００１８】機筐２の右サイドプレート６の内面側に
は、前方の下部に上下方向のリニアガイド２３が固定さ
れ（図１）、その角軸スライダ２４が上下方向で移動可
能とされている。角軸スライダ２４の上部にはエンドプ
レート２５が固定され、下部には前後方向のリニアガイ
ド２６が取付けられている。この実施形態において、角
軸スライダ２４の下部はスプライン構造に構成されてい
る。なお、角軸スライダ２４は回り止めの機能を有する
非円形断面の軸であっても良い。リニアガイド２６はコ
ネクタ２７で角軸スライダ２４に結合されると共にコネ
クタ２７はガイドプレート２８とで角軸スライダ２４を
挟みつけるようにして角軸スライダ２４に固定されてい
る（図４）。コネクタ２７はガイドプレート２８との挟
み付けによってリニアガイド２６を角軸スライダに取り
付けているが、コネクタ２７は単に角軸スライダ２４へ
直接固定しても良い。しかし、前記のような挟着構造に
すると、角軸スライダ２４に対しリニアガイド２６を固
定している個所の剛性を高めることができる。

【００１９】前後方向のリニアガイド２６のスライダ２
９には直線移動体３０が固定され、さらにその外面側に
前進用案内ブロック３１と後退用案内ブロック３２が、
直線移動体３０の後部に間隔をとって取付けられてい
る。直線移動体３０は一本の剛性の高い杆体であり、前
端にトッププレートを取付けたり、直接に作業用ツール
（チャックなど）を取り付ける。案内ブロック３１，３
２はそれぞれにＺ方向のガイド溝３３，３４を備え、溝
はそれぞれ前後の壁３５（ａ，ｂ）、３６（ａ，ｂ）で
構成されている。

【００２０】ガイドプレート２８の途中にはブラケット
３７が突出して形成され、天板７に一端を固定されたガ
イド棒３８の下部が摺動可能に嵌装されている。ガイド
棒３８には固定リング３９とブラケット３７の間にスプ
リング４０が装着され、ブラケット３７、すなわち、角
軸スライダ２４を常時下方へ付勢している。

【００２１】前進用レバー２０（図５）は、中間部にロ
ーラーからなるカムフォロア４１を有し、他端にやはり
ローラーからなる従動部４２を有する。カムフォロア４
１は常時前進用板カム１７の外周、すなわち、カム曲面
に接する設計とし、従動部４２は、前進用案内ブロック
３１の前壁３５ａに当接する。

【００２２】同様に、後退用レバー２１（図６）は、中
間部にローラーからなるカムフォロア４３を、他端にロ
ーラーからなる従動部４４を有する。カムフォロア４３
は、常時、後退用板カム１８のカム曲面に接し、従動部
４４は、後退用案内ブロック３２の後壁３６ｂに当接す
る。カムフォロア４１，４３の変位におけるＺ方向の偏
位はガイド溝３３，３４で吸収され、直線移動体３０に
はＸ方向変位のみが伝えられる。

【００２３】なお、この実施形態において、前進用レバ
ー２０におけるカムフォロア４１、後退用レバー２１に
おけるカムフォロア４３は、図５，図６のように両レバ
ー２０，２１が対向する面の側に偏位させて配置してい
る。このように構成すると、カムフォロア４１，４３が
駆動軸に近付き、板カム１７，１８の大きさを小さくす
ることができる。前進用、後退用の案内ブロック３１，
３２の案内溝３３，３５の幅は従動部４２，４４の径よ
りも大きく、余裕をもって形成してあり、従動部４２，
４４の移動に支障がないようにしている。

【００２４】上下用レバー２２（図７）は、ほぼＸ方向
に配置され、中間部にローラーからなるカムフォロア４
５を、他端にローラーからなる従動部４６を有する。カ
ムフォロア４５は、常時、上下用板カム１９のカム曲面
に接し、従動部４６は、エンドプレート２５の下面に当
接する。

【００２５】板カム１７，１８，１９のカム曲線は、図
に示すようにそれぞれに異なり、カム作成ソフトを起動
しているコンピューターに、板カムの回転方向、レバー
の支持点、レバー長さ、スタート時のカムの半径、カム
の回転中心と従動部の位置（座標）、カムフォロアの半
径等の諸データを入力し、前進用板カムのカム曲面は、
直線移動体の前進押動と後退時に後退用板カム１８側の
カムフォロア４３をカム面に拘束し、このカムフォロア
がジャンプすることによる直線移動体３０の変則移動の
防止を担当するように形成し、後退用板カムのカム曲面
は後退押動と前進時に前進用板カム１７側のカムフォロ
ア４１をカム面に拘束し、このカムフォロアがジャンプ
することによる直線移動体３０の変則移動の防止を行な
うよう、機能を振り分けて共役するように、かつ、両押
動と拘束作用が滑らかに連続するように形成する。

【００２６】図５，図６，図７に示す板カム１７，１
８，１９のカム曲線はこのようにして求めた実際のカム
曲線にできるだけ近似させてある。Ｎｏを付けたカムフ
ォロア位置は、門型動作における動作方向の切り替え点
（始点および終点）に対応している。カム作成ソフト
は、実情に応じて多少の修正が必要であるが、市販の基
本ソフトを利用することができる。

【００２７】このように形成された前進用板カム１７の
カム曲面と後退用板カムのカム曲面に接するカムフォロ
ア４１，４３は、直線移動体３０の前進時においても後
退時においても双方がカム曲面に拘束されるので、結
局、直線移動体３０のＸ方向運動は、常時二つのカムフ
ォロアがカム曲面で拘束された状態で行なわれる。この
ため、板カムの回転中にガタやジャンピングの発生する
余地がなく、往復運動が確実で正確なものとなる。

【００２８】以上の構成の門型動作装置１は、上下用レ
バー２２を備えたＺ方向送りのカム機構と、前進用、後
退用のレバー２０，２１を備えたＸ方向送りのカム機構
およびＸ方向に移動可能な直線移動体３０を備え、直線
移動体３０の先端に取り付けたトッププレートをこれら
のカム機構によってＸ方向およびＺ方向の移動を組み合
わせた門型移動をさせる装置であって、Ｘ方向送りのカ
ム機構を共役カム装置とした装置に相当する。

【００２９】門型動作装置１において、駆動軸１０によ
って板カム１７，１８，１９が駆動回転されると（図
２）、カムフォロア４１，４３，４５の変位によって、
各レバー２０，２１，２２が回動し、所定のタイミング
をもって、先端の従動部４２，４４が、案内ブロック３
１，３２を前進方向あるいは後退方向に押動し、また、
従動部４６がエンドプレート２５を上下する（下方移動
はスプリング４０による）。

【００３０】この結果、直線移動体３０を前後（Ｘ方
向）に往復移動すると共に上下（Ｚ方向）に移動し、直
線移動体３０の先端に取り付けたトッププレートを門型
に移動させることができる。門型動作は組立ラインなど
で使用する、いわゆる、ピック・アンド・プレース機に
利用することができる。そして、この門型動作装置１
は、Ｘ方向送りのカム機構を共役カム装置としているの
で、Ｘ方向送りにガタなく、確実に作動するので作業精
度が高い。

【００３１】以上、実施形態について説明したが、Ｘ，
Ｙ，Ｚ方向と前後、左右、上下の対応は、共役カム装置
あるいは門型動作装置の実際の配置によって変化する。
門型動作装置１において、Ｘ方向送りのカム機構に加
え、Ｚ方向送りのカム機構も共役カム装置とすることが
できる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に記載の構成によれば、同一の
駆動軸に固定された２枚の板カムが、直線移動体の往復
動に関して前進押動および後退時拘束用と後退押動およ
び前進時拘束用に振り分けられ、往復移動のいずれの方
向においてもカムフォロアの移動が拘束されているの
で、例えば、後退時の移動をばねの付勢に頼らなくても
良く、カムフォロアのジャンピングが解消され、板カム
の高速回転を可能にする。

【００３３】請求項２に記載の構成によれば、前進用と
後退用の２本のレバーを用いることによって、直線移動
体を板カムとカムフォロアの接触部分から離れた位置に
配置することができ、共役カム装置の構造を簡素に、ま
た、カムフォロアの板カムによる変位を拡大して得るこ
とができる。

【００３４】請求項３に記載の構成によれば、カムフォ
ロアとカム駆動軸との距離が小さく、共役カム装置にお
ける２枚の板カムの大きさを小さくでき、軽量でコンパ
クトな共役カム装置を製作できる。請求項４に記載の構
成によれば、作動が確実で、作業精度の高い門型動作装
置を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一部を破断して示す斜視図

【図２】機構を概略で示す側面図

【図３】一部を断面で示す正面図（一部省略）

【図４】一部を断面で示す後面図（一部省略）

【図５】前進用の板カムを示す側面図

【図６】後退用の板カムを示す側面図

【図７】上下用の板カムを示す側面図

【符号の説明】

１ 門型動作装置 ２ 機筐 ３ モーター ４ 減速機 ５ 左サイドプレート ６ 右サイドプレート ７ 天板 ８ 底板 ９ 伝動軸 １０ 駆動軸 １１（ａ，ｂ） 支持軸 １２ 受動ベベル歯車 １３ 小平歯車 １４ 出力軸 １５ 駆動ベベル歯車 １６ 大平歯車 １７ 前進用板カム １８ 後退用板カム １９ 上下用板カム ２０ 前進用レバー ２１ 後退用レバー ２２ 上下用レバー ２３ 上下方向のリニアガイド ２４ 角軸スライダ ２５ エンドプレート ２６ 前後方向のリニアガイド ２７ コネクタ ２８ ガイドプレート ２９ スライダ ３０ 直線移動体 ３１ 前進用案内ブロック ３２ 後退用案内ブロック ３３ ガイド溝（前進用） ３４ ガイド溝（後退用） ３５（ａ，ｂ） 前後の壁 ３６（ａ，ｂ） 前後の壁 ３７ ブラケット ３８ ガイド棒 ３９ 固定リング ４０ スプリング ４１ カムフォロア（前進用） ４２ 従動部 ４３ カムフォロア（後退用） ４４ 従動部 ４５ カムフォロア（上下用） ４６ 従動部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一の駆動軸に固定し、外周をカム曲面
   とした２枚の板カムとそれぞれのカム曲面に接するカム
   フォロア、偏位吸収用の２個の案内ブロックおよび直線
   移動体を備え、直角座標の軸をＸ，Ｙ，Ｚとして、Ｚ方
   向に延びる機壁に駆動軸をＹ方向に取付けると共に直線
   移動体をＸ方向に往復移動可能とし、直線移動体に案内
   ブロックを１個は前進用として今一個は後退用として、
   それぞれ案内をＺ方向にして固定し、案内ブロックを介
   してカムフォロアのＸ方向変位を直線移動体に伝達して
   あり、２枚の板カムのカム曲面を前進押動および後退時
   拘束用と後退押動および前進時拘束用に振り分け、か
   つ、両押動が滑らかに連続するように形成してあること
   を特徴とした共役カム装置。
2. 【請求項２】 駆動軸を挟んだ両側位置に前進用レバー
   と後退用レバーを備え、それぞれ、Ｚ方向の一端側をＹ
   方向の支持軸で機壁に回動可能に軸支し、レバーの中間
   部にカムフォロアを配置し、レバーの他端側に従動部を
   設け、前進用案内ブロックに前進用レバーの従動部を案
   内させ、後退用案内ブロックに後退用レバーの従動部を
   案内させてあることを特徴とした請求項１に記載の共役
   カム装置。
3. 【請求項３】 前進用レバーと後退用レバーにおけるカ
   ムフォロアを、これらレバーの対向面側に偏位させて配
   置してあることを特徴とした請求項２に記載の共役カム
   装置。
4. 【請求項４】 直角座標の軸をＸ，Ｙ，Ｚとして、Ｚ方
   向送りのカム機構とＸ方向送りのカム機構およびＸ方向
   に移動可能な直線移動体を備え、直線移動体の先端に取
   り付けたトッププレートをこれらのカム機構によってＸ
   方向およびＺ方向の移動を組み合わせた門型移動をさせ
   る装置であって、Ｚ方向送りのカム機構とＸ方向送りの
   カム機構のいずれか一方が請求項１〜請求項３のいずれ
   か一つに記載の共役カム装置、あるいはＺ方向送りのカ
   ム機構とＸ方向送りのカム機構の双方が請求項１〜請求
   項３のいずれか一つまたは二つに記載の共役カム装置、
   であることを特徴とした門型動作装置。