カム駆動アクチュエータ
【課題】組立時における軸芯ズレや同軸度を確保し、部品点数の削減や各部材の組付け構成を簡素化して製作の容易化が図られたカム駆動アクチュエータを提供する。
【解決手段】カム体２をケーシング４内に非回転で収容し、その筒内に配設される従動軸３を、出力軸部３１と、カムフォロア６が設けられる従動軸部３２と、モータ軸１１にスプライン連結される筒軸部３３とを一体的に備えて構成し、出力軸部３１をケーシング４の軸受部材４１で、筒軸部３３を軸受部材３３２でそれぞれ軸受させて、カム面２１に沿って回転しつつカム駆動させる。
【解決手段】カム体２をケーシング４内に非回転で収容し、その筒内に配設される従動軸３を、出力軸部３１と、カムフォロア６が設けられる従動軸部３２と、モータ軸１１にスプライン連結される筒軸部３３とを一体的に備えて構成し、出力軸部３１をケーシング４の軸受部材４１で、筒軸部３３を軸受部材３３２でそれぞれ軸受させて、カム面２１に沿って回転しつつカム駆動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム体のカム面の形状に沿って従動する進退移動可能な従動軸を備えたカム駆動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械カム手段には、主軸（モータ出力軸）、カム体及び従動軸（従節）から構成され、カム体を、回転運動を直線運動に変える一つの手段として、１回転中における所望の動作カーブ（変位曲線）に対応したカム面の周上に従動軸を配設し、カム体を回転させることで所望の直線運動を得ることにより、主軸の回転を機械的に従動軸の進退移動変位に変換するものが知られている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１のものでは、カム体（１９）がモータの出力軸（１８）に直結され、従動軸としての案内ロッド（１５）は、その基端部側をカム体（１９）の内域で支持することなく、専らその先端部側のみを、カム体（１９）が収容された弁本体ブロック（１ａ）に隣接して設けたブッシュ（１０）だけで、摺動自在に案内支持させた構成となっているため、案内ロッド（１５）単独では、押圧棒（２４）をカム面に対して片持ち状に係合すると、ブッシュ（１０）にサイドロードによる負荷や、カム面への係合（摺接）負荷がかかり、両端係合による半周しか利用できない対称形状としなければ従動させることができず、弁体として機能するに必要な従動ストロークを得ようとすると、必然的にスロープが急勾配となり、押圧棒（２４）に対し、その摺接抵抗が大きく加わって回転がスムーズに伝達されず、空回りさせる構成としなければならず、しかも、従動軸を直動モータのネジ軸のような独立した出力軸として採用することができない問題点を有していた。
【０００４】
一方、特許文献２のものは、上述の問題点を解消すべく、従動軸（６）を、先端側の軸受部（２２２）と、基端側の軸受部（８ａ、８１ｂ）とにより２点間で軸受する構成として、従動軸（６）が軸受部（２２２）から外部へ出没する、所謂ワーク体に連動連結されるモータ出力軸として機能できるようにしたものとなっている。
しかしながら、このものは、カム体（５）の回転運動を従動軸（６）に伝達しすることで従動軸（６）を直線運動に変換する、所謂２系統によりカム駆動する構成となっているため、基端側の軸受部（８ａ、８１ｂ）は、カム体（５）の回転と従動軸（６）の進退移動とを許容する軸受構成としなければならず、その配設構成に制約を受け、また、カム体（５）をモータ軸（６ａ）に直結するなどして構成されているため、カム体（５）とモータ軸（６ａ）とを連結する際に、軸芯ズレが生じ易く同軸度の確保が難しいばかりか、カム体（５）は、高速回転させるとブレを発生し易いという要因を有しており、この回転ブレは小型のものでは許容されるが大型のものでは許容することができない。
【０００５】
つまり、回転するカム面（５３）上を摺接するカムフォロアとしての係合片（６１）との間に負荷荷重が加わるため、このものでは、カム体（５）の外周面を保持体（７２）により摺接支持することで回転ブレを抑止できるものであるが、従動軸（６）に大きな駆動力を必要とするワーク体を連動連結させた際には、カム体（５）の外周面を保持体（７２）により高精度に軸受させる必要が生じるなど、各部材の組付けや製作が難しくなり、当該構造を大型のカム装置にそのまま採用することへの困難性を有している。
【特許文献１】実開昭６０−１２６７７１号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、従動軸を筒状カム体のカム面に沿ってカム駆動させるものでありながら、ケーシング内に装着された非回転のカム体は、その外周面を摺接支持する必要性が一切無くなり、モータ駆動手段に連動連結された従動軸のみを、その先端側と基端側との二点間で回転自在かつ軸方向移動自在に両端支持するだけの軸受構造とすることができ、組立時における軸芯ズレや同軸度の確保が容易となり、部品点数の削減や各部材の組付け構成が簡素化されて製作の容易化と、軸受構造を含むアクチュエータ自体の構造の簡略化を図ることができるようにし、しかも、従動軸は、カムフォロアを非回転カム面を案内面として、係合（摺接、転動）負荷や軸芯ズレを生じることなく、直角度を維持した最適な係合案内関係が確保され、常に安定した推力をもって案内従動することができ、従動軸に大きな推力を要するワーク体への連動連結や、従動軸を高速回転させるなどの大型化を伴う高精度の軸受構造を必要とするものであっても、従動軸の軸芯ブレや回転振動などの発生が回避された最適なカム駆動アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明が採用した技術手段は、所定のカム面が形成された筒状のカム体と、該カム体内の中心に配置され、前記カム面に沿って係合するカムフォロアを介して従動する進退移動可能な従動軸とを備えたカム手段をケーシング内に収容させ、前記従動軸を、ケーシング前面より出没する先端側の出力軸部と、該出力軸部の後端側ケーシング内で前記カムフォロアが設けられる従動軸部と、さらに該従動軸部の後端側に設けられる筒軸部とを一体的に備えて構成すると共に、前記筒軸部の内周面に廻り止め部を設けて、モータ駆動手段のモータ軸と回転かつ進退移動可能に連動連結せしめ、前記従動軸は、前記出力軸部と前記筒軸部とをそれぞれ軸受させて、モータ駆動手段の回動に連動して回転しつつ、ケーシング内に配設されたカム体のカム面に沿ってカム駆動するよう構成されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明におけるカム駆動アクチュエータは、従動軸を筒状カム体のカム面に沿ってカム駆動させるものでありながら、ケーシング内に装着された非回転のカム体は、その外周面を摺接支持する必要性が一切無くなり、モータ駆動手段に連動連結された従動軸のみを、その先端側の出力軸部と基端側の筒軸部との二点間で回転自在かつ軸方向移動自在に高精度に両端支持するだけの基本的な軸受構造とすることができるばかりか、カム体の内周面を筒軸部への軸受部材を配設するケーシング内周面に兼用して機能させることができるようになり、組立時における軸芯ズレや同軸度の確保が容易となり、部品点数の削減や各部材の組付け構成が簡素化されて製作の容易化と、軸受構造を含むアクチュエータ自体の構造の簡略化を図ることができる。その結果、従動軸は、カムフォロアを非回転カム面を案内面として、係合（摺接、転動）負荷や軸芯ズレを生じることなく、直角度を維持した最適な係合案内関係が確保され、カムフォロアを片持ち配置させても常に安定した推力をもって案内従動することができ、従動軸に大きな推力を要するワーク体への連動連結や、従動軸を高速回転させるなどの大型化を伴う高精度の軸受構造を必要とするカム装置であっても、従動軸の軸芯ブレや回転振動などの発生が回避された最適なものとして提供することができる。しかも、固定されたカム体は、その外周面に対する摺接支持構造を考慮する必要が無く、単にその外径を大きく、溝カムの筒部を長くしてスパイラル状に周回する長ストロークのカム面の形成も容易に行え、種々のバリエーション化の図られたカム形状のものを容易に採用することができ、ワーク体の要求に応じて最適なカム駆動を適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、好適な実施の形態として例示するカム装置を図面に基づいて詳細に説明する。
図１はカム駆動アクチュエータの縦断全体構成図、図２は前側面図、図３は後側面図である。図に示すように、１はカム駆動アクチュエータであって、該カム駆動アクチュエータ１は、カム手段１ａと、ステッピングモータ、サーボモータ等のモータ駆動手段１ｂとをスプライン連結（雄雌連結により進退移動可能に廻り止めされたものであればよい）させて一体的に構成される。
【００１０】
前記カム手段１ａは、胴部に所定の起伏形状を有するカム面２１が形成された筒状のカム体２と、該カム体２内の中心に配置され、カム面２１に沿って係合するカムフォロア６を介して従動する進退移動可能な従動軸３とを備えて、ケーシング４内に収容される。
カム体２は、上カム面２１ａを形成する上筒２ａと下カム面２１ｂを形成する下筒２ｂとを一対として分割形成され、上カム面２１ａと下カム面２１ｂとを、カムフォロア６が周回できるよう所定の間隔を存して対向離間する環状のカム溝２１１を形成している。この様にカム体２を分割型に形成すると、上筒２ａを必要において配設すれば良く、容易に下筒２ｂのみとした端面カムを形成することができる。また、上筒２ａは、先端部側をセッティングブロック等任意の位置決め手段を介してケーシング４内にその側面から予めビス固定しておき、下筒２ｂは、後述する従動軸３の従動軸部３２と筒軸部３３を覆う筒長を有して形成され、その基端部側をモータ駆動手段１ｂのフロント部１２にビス固定させて、ケーシング４の内周面とカム体２の外周面との間に隙間部５を存してケーシング４内に装着されている。
【００１１】
従動軸３は、円柱状に形成され、ケーシング４の前面部に設けられた軸受部材４１より回転自在かつ軸方向移動自在に軸受されて、ケーシング４の前面より出没する先端側の出力軸部３１と、該出力軸部３１の後端側となるケーシング４内（カム体２筒内）に配置され、カムフォロア６が取着される従動軸部３２と、さらに該従動軸部３２の後端側に設けられる筒状の筒軸部３３とを一体的に備えて構成される。筒軸部３３は、従動軸部３２と一体成形され、その筒内周面にスプラインボス３３１を設けて、廻り止め部を構成し、連動連結されるモータ駆動手段１ｂのモータ軸１１をスプライン軸として回転かつ進退移動可能にスプライン連結されている。
【００１２】
従動軸部３２と筒軸部３３とは、その外周面がカム体２の内周面に近接離間する太径に設定され、筒軸部３３は、カム体２の内周面と筒軸部３３の外周面との間に形成される隙間部５１にリング状の軸受部材３３２を介在して回転自在かつ軸方向移動自在に軸受してある。特に、従動軸部３２は、カム体２の直径が大きくなりカム面２１が軸芯からの距離を要する場合に、カムフォロア６の軸部（スタッド）６２の長さを短く設定し、負荷を分散軽減するために太径に設定したものである。
これにより、モータ駆動手段１ｂに連動連結された従動軸３は、その先端側の出力軸部３１と基端側の筒軸部３３との二点間で軸受部材４１と軸受部材３３２により回転自在かつ軸方向移動自在に高精度に両端支持する軸受構造によって案内されながら、従動軸３の回転に伴ってカム面２１の起伏形状に沿って回転しつつ従動し、出力軸部３１がケーシング４の前面より外部へ出没する、所謂ワーク体に連動連結されるモータ出力軸として機能するようになっている。
【００１３】
カムフォロア６は、先端にカム面２１上を転動するローラ６１を有する軸部（スタッド）６２を、従動軸部３２の外周面に直角度を保持して羅着されており、その先端部を、ローラ６１の転動面がカム面２１上を均等に面接しながら転動できるように隙間部５内に突出させている。なお、カムフォロア６は、１つ設けて片持ちで係合させたが、一対のもので両端係合するようにしても良く、ローラ６１を有しないものであっても良い。
【００１４】
次に、カム手段１ａのモータ駆動手段１ｂへの組み付け方法を説明する。先ず、上筒２ａをケーシング４内に装着し、下筒２ｂをモータ駆動手段１ｂのフロント部１２に装着すると共に、軸受部材３３２を下筒２ｂの内周にセットし、スプライン軸部１１ａをモータ軸１１の先端部に取着する。なお、モータ軸１１の先端部は、円柱軸の外周対向面をＤ字状（円弧状）に２面切欠きした断面視太鼓状に形成されている。従動軸部３２にカムフォロア６を取着し、筒軸部３３の筒内にスプラインボス３３１を取着させ、これをスプライン軸部１１ａに嵌挿して従動軸３をセットする。しかる後、ケーシング４を従動軸３と下筒２ｂを被嵌して、その基端部をモータ駆動手段１ｂのフロント部１２にネジ固定し、軸受部材４１を出力軸部３１に挿入してケーシング４の前面部に取着すれば組み立ては完成する。
【００１５】
このように、組み立て構成されたカム駆動アクチュエータ１におけるカム手段１ａの従動軸３は、筒軸部３３の筒内のスプラインボス３３１と、モータ軸１１の先端部のスプライン軸部１１ａとが進退移動可能に挿入されたスプライン連結を介してモータ駆動手段１ｂの回動に直接連動して回転し、カムフォロア６（ローラ６１）がカム体２の環状のカム面２１に沿って周回案内されることにより、ケーシング４の前面に設けられた軸受部材４１より回転しつつ出没してカム駆動する。つまり、従動軸３は、モータ駆動手段１ｂの駆動制御により、カム起伏が上り勾配となる場合には下カム面２１ｂ上を、下り勾配となる場合には上カム面２１ａ上を、それぞれカムフォロア６（ローラ６１）がガイドされながら周回して、従動軸３をモータ駆動手段１ｂの出力軸としてカム駆動するようになっている。
【００１６】
叙述の如く構成された本発明の実施例の形態において、いま、ケーシング４内に収容させたカム手段１ａを構成する従動軸３は、連結されたモータ駆動手段１ｂの回動に連動して、カム体２に形成されたカム面２１に沿ってカム駆動するのであるが、本発明におけるカム駆動アクチュエータ１は、筒状のカム体２を非回転としてケーシング４内に収容させ、従動軸３を、ケーシング４の前面より出没する先端側の出力軸部３１と、該出力軸部３１の後端側ケーシング４内でカムフォロア６が設けられる従動軸部３２と、さらに該従動軸部３２の後端側に設けられる筒軸部３３とを一体的に備えて構成すると共に、筒軸部３３の内周面に廻り止め部（３３１）を設けて、モータ駆動手段１ｂのモータ軸１１と回転かつ進退移動可能に連動連結せしめ、従動軸３は、前記出力軸部３１と筒軸部３３とをそれぞれ軸受させて、モータ駆動手段１ｂの回動に連動して回転しつつ、ケーシング４内に配設されたカム体２のカム面２１に沿ってカム駆動するよう構成されている。
【００１７】
この様に構成すると、従動軸３を筒状のカム体２のカム面２１に沿ってカム駆動させるものでありながら、ケーシング４内に装着された非回転のカム体２は、その外周面を摺接支持する部材等を配設する必要性が一切無くなり、モータ駆動手段１ｂに連動連結された従動軸３のみを、その先端側の出力軸部３１（軸受部材４１）と基端側の筒軸部３３（軸受部材３３２）との二点間で回転自在かつ軸方向移動自在に高精度に両端支持するだけの基本的な軸受構造とすることができるばかりか、カム体２の内周面を筒軸部３３への軸受部材３３２を配設するケーシング４の内周面に兼用して機能させることができるようになり、組立時における軸芯ズレや同軸度の確保が容易となり、部品点数の削減や各部材の組付け構成が簡素化されて製作の容易化と、軸受構造を含むカム駆動アクチュエータ１自体の構造の簡略化を図ることができる。
【００１８】
その結果、従動軸３は、従動軸３の基端側（筒軸部３３）を、従動する全てのカムストローク域において常に案内支持することができ、カムフォロア６を片持ち配置させた際にサイドロードによる負荷が加わっても、カムフォロア６を非回転カム面２１を案内面として、直角度を維持した最適な係合案内関係が確保され、カムフォロア６（ローラ６１の転動面）がカム面２１上を均等に面接しながら係合（摺接、転動）負荷や軸芯ズレを生じることなくガイドされ、常に安定した推力をもって案内従動することができ、従動軸３に大きな推力を要するワーク体への連動連結や、従動軸３を高速回転させるなどの大型化を伴う高精度の軸受構造を必要とするカム装置であっても、従動軸３の軸芯ブレや回転振動などの発生が回避された最適なものとして提供することができる。しかも、モータ駆動手段１ｂにスプライン（廻り止め）連結するだけで、従動軸３を連動連結されるモータ駆動手段１ｂのモータ軸１１に換わって、任意のワーク体に連動連結し得る進退移動可能なカム駆動アクチュエータ１の出力軸として機能させることができるだけでなく、固定されたカム体２は、その外周面に対する摺接支持構造を考慮する必要が無く、単にその外径を大きく、筒部を長くして長ストロークのカム面を形成するなどすれば良く、種々のバリエーション化の図られたカム形状のものを容易に採用することができ、ワーク体の要求に応じて最適なカム駆動を適用することができる。
【００１９】
また、ケーシング４の内周面とカム体２の外周面との間に隙間部５を設け、カムフォロア６は、その先端部を隙間部５内に突出して設けられているので、カムフォロア６は、直角度を維持した最適な係合案内関係が確保された状態で、ローラ６１の転動面が非回転カム面２１の全幅を走行案内面として、カム面２１上を均等に面接しながら転動（係合、摺接）負荷や軸芯ズレを生じることなくガイドされ、常に安定した推力をもって案内従動することができるばかりか、隙間部５内に潤滑剤（粘性の高いグリースなど）を充填保持する空間として利用することができ、潤滑状態を維持してカムフォロア６のカム面２１への係合（摺接、転動）による滑り抵抗を軽減することができる。
【００２０】
また、カム体２は、筒軸部３３を覆う長さ有してケーシング４内に固設されているので、その基端部をモータ駆動手段１ｂのフロント部１２にネジ固定することができると共に、その内周面を筒軸部３３への軸受部材３３２を配設するなどケーシング４の内周面に兼用して機能させることができるばかりか、ケーシング４の内周面とカム体２の外周面との間に隙間部５を形成できることに加えて、カム体２の内周面を隙間部５１を形成して軸受部材３３２を配設することも可能となる。
【００２１】
また、カム体２は、上カム面２１ａを形成する上筒２ａと、下カム面２１ｂを形成する下筒２ｂとを一対として分割形成され、上カム面２１ａと下カム面２１ｂとを、カムフォロア６の周回を可能とする環状のカム溝２１１を形成すべく、所定の間隔を存して対向離間せしめてケーシング４内に配設されている。この様にカム体２を分割型に形成すると、上筒２ａを必要において配設すれば良く、上筒２ａを配設した溝カムと、下筒２ｂのみとした端面カムとの形成を容易に行い得て、要・不要に応じた使い分けをすることができる。なお、端面カムを形成した場合には、軸受部材４１と従動軸部３２との間にコイルバネを介在して従動軸３を常時後退方向に弾発付勢させておけばよい。
【００２２】
また、従動軸部３２と筒軸部３３とは、その外周面がカム体２の内周面に近接離間する筒径に設定され、筒軸部３３は、カム体２の内周面と筒軸部３３の外周面との間に形成される隙間部５１にリング状の軸受部材３３２を介在して軸受してあるので、従動軸部３２では、カム体２の直径が大きくなりカム面２１が軸芯からの距離を要する場合に、カムフォロア６の軸部（スタッド）６２の長さを短く設定することができ、負荷を分散軽減することができる一方、筒軸部３３では、従動する全てのカムストローク域において常に案内支持することができる。
【００２３】
また、軸受部材３３２によって軸受された筒軸部３３は、従動軸部３２と一体成形され、その筒内にスプラインボス３３１を設けてモータ軸１１とスプライン連結されているので、モータ軸１１との軸芯合わせを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】カム駆動アクチュエータの縦断全体構成図である。
【図２】カム手段側となるカム駆動アクチュエータの前側面図である。
【図３】モータ駆動手段側となるカム駆動アクチュエータの後側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１ カム駆動アクチュエータ
１ａ カム手段
１ｂ モータ駆動手段
１１ モータ軸
１１ａ スプライン軸部
１２ フロント部
１３ 軸受部材
２ カム体
２ａ 上筒
２ｂ 下筒
２１ カム面
２１ａ 上カム面
２１ｂ 下カム面
２１１ カム溝
３ 従動軸
３１ 出力軸部
３２ 従動軸部
３３ 筒軸部
３３１ スプラインボス
３３２ 軸受部材
４ ケーシング
４１ 軸受部材
５ 隙間部
５１ 隙間部
６ カムフォロア
６１ ローラ
６２ 軸部（スタッド）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム体のカム面の形状に沿って従動する進退移動可能な従動軸を備えたカム駆動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械カム手段には、主軸（モータ出力軸）、カム体及び従動軸（従節）から構成され、カム体を、回転運動を直線運動に変える一つの手段として、１回転中における所望の動作カーブ（変位曲線）に対応したカム面の周上に従動軸を配設し、カム体を回転させることで所望の直線運動を得ることにより、主軸の回転を機械的に従動軸の進退移動変位に変換するものが知られている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１のものでは、カム体（１９）がモータの出力軸（１８）に直結され、従動軸としての案内ロッド（１５）は、その基端部側をカム体（１９）の内域で支持することなく、専らその先端部側のみを、カム体（１９）が収容された弁本体ブロック（１ａ）に隣接して設けたブッシュ（１０）だけで、摺動自在に案内支持させた構成となっているため、案内ロッド（１５）単独では、押圧棒（２４）をカム面に対して片持ち状に係合すると、ブッシュ（１０）にサイドロードによる負荷や、カム面への係合（摺接）負荷がかかり、両端係合による半周しか利用できない対称形状としなければ従動させることができず、弁体として機能するに必要な従動ストロークを得ようとすると、必然的にスロープが急勾配となり、押圧棒（２４）に対し、その摺接抵抗が大きく加わって回転がスムーズに伝達されず、空回りさせる構成としなければならず、しかも、従動軸を直動モータのネジ軸のような独立した出力軸として採用することができない問題点を有していた。
【０００４】
一方、特許文献２のものは、上述の問題点を解消すべく、従動軸（６）を、先端側の軸受部（２２２）と、基端側の軸受部（８ａ、８１ｂ）とにより２点間で軸受する構成として、従動軸（６）が軸受部（２２２）から外部へ出没する、所謂ワーク体に連動連結されるモータ出力軸として機能できるようにしたものとなっている。
しかしながら、このものは、カム体（５）の回転運動を従動軸（６）に伝達しすることで従動軸（６）を直線運動に変換する、所謂２系統によりカム駆動する構成となっているため、基端側の軸受部（８ａ、８１ｂ）は、カム体（５）の回転と従動軸（６）の進退移動とを許容する軸受構成としなければならず、その配設構成に制約を受け、また、カム体（５）をモータ軸（６ａ）に直結するなどして構成されているため、カム体（５）とモータ軸（６ａ）とを連結する際に、軸芯ズレが生じ易く同軸度の確保が難しいばかりか、カム体（５）は、高速回転させるとブレを発生し易いという要因を有しており、この回転ブレは小型のものでは許容されるが大型のものでは許容することができない。
【０００５】
つまり、回転するカム面（５３）上を摺接するカムフォロアとしての係合片（６１）との間に負荷荷重が加わるため、このものでは、カム体（５）の外周面を保持体（７２）により摺接支持することで回転ブレを抑止できるものであるが、従動軸（６）に大きな駆動力を必要とするワーク体を連動連結させた際には、カム体（５）の外周面を保持体（７２）により高精度に軸受させる必要が生じるなど、各部材の組付けや製作が難しくなり、当該構造を大型のカム装置にそのまま採用することへの困難性を有している。
【特許文献１】実開昭６０−１２６７７１号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、従動軸を筒状カム体のカム面に沿ってカム駆動させるものでありながら、ケーシング内に装着された非回転のカム体は、その外周面を摺接支持する必要性が一切無くなり、モータ駆動手段に連動連結された従動軸のみを、その先端側と基端側との二点間で回転自在かつ軸方向移動自在に両端支持するだけの軸受構造とすることができ、組立時における軸芯ズレや同軸度の確保が容易となり、部品点数の削減や各部材の組付け構成が簡素化されて製作の容易化と、軸受構造を含むアクチュエータ自体の構造の簡略化を図ることができるようにし、しかも、従動軸は、カムフォロアを非回転カム面を案内面として、係合（摺接、転動）負荷や軸芯ズレを生じることなく、直角度を維持した最適な係合案内関係が確保され、常に安定した推力をもって案内従動することができ、従動軸に大きな推力を要するワーク体への連動連結や、従動軸を高速回転させるなどの大型化を伴う高精度の軸受構造を必要とするものであっても、従動軸の軸芯ブレや回転振動などの発生が回避された最適なカム駆動アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明が採用した技術手段は、所定のカム面が形成された筒状のカム体と、該カム体内の中心に配置され、前記カム面に沿って係合するカムフォロアを介して従動する進退移動可能な従動軸とを備えたカム手段をケーシング内に収容させ、前記従動軸を、ケーシング前面より出没する先端側の出力軸部と、該出力軸部の後端側ケーシング内で前記カムフォロアが設けられる従動軸部と、さらに該従動軸部の後端側に設けられる筒軸部とを一体的に備えて構成すると共に、前記筒軸部の内周面に廻り止め部を設けて、モータ駆動手段のモータ軸と回転かつ進退移動可能に連動連結せしめ、前記従動軸は、前記出力軸部と前記筒軸部とをそれぞれ軸受させて、モータ駆動手段の回動に連動して回転しつつ、ケーシング内に配設されたカム体のカム面に沿ってカム駆動するよう構成されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明におけるカム駆動アクチュエータは、従動軸を筒状カム体のカム面に沿ってカム駆動させるものでありながら、ケーシング内に装着された非回転のカム体は、その外周面を摺接支持する必要性が一切無くなり、モータ駆動手段に連動連結された従動軸のみを、その先端側の出力軸部と基端側の筒軸部との二点間で回転自在かつ軸方向移動自在に高精度に両端支持するだけの基本的な軸受構造とすることができるばかりか、カム体の内周面を筒軸部への軸受部材を配設するケーシング内周面に兼用して機能させることができるようになり、組立時における軸芯ズレや同軸度の確保が容易となり、部品点数の削減や各部材の組付け構成が簡素化されて製作の容易化と、軸受構造を含むアクチュエータ自体の構造の簡略化を図ることができる。その結果、従動軸は、カムフォロアを非回転カム面を案内面として、係合（摺接、転動）負荷や軸芯ズレを生じることなく、直角度を維持した最適な係合案内関係が確保され、カムフォロアを片持ち配置させても常に安定した推力をもって案内従動することができ、従動軸に大きな推力を要するワーク体への連動連結や、従動軸を高速回転させるなどの大型化を伴う高精度の軸受構造を必要とするカム装置であっても、従動軸の軸芯ブレや回転振動などの発生が回避された最適なものとして提供することができる。しかも、固定されたカム体は、その外周面に対する摺接支持構造を考慮する必要が無く、単にその外径を大きく、溝カムの筒部を長くしてスパイラル状に周回する長ストロークのカム面の形成も容易に行え、種々のバリエーション化の図られたカム形状のものを容易に採用することができ、ワーク体の要求に応じて最適なカム駆動を適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、好適な実施の形態として例示するカム装置を図面に基づいて詳細に説明する。
図１はカム駆動アクチュエータの縦断全体構成図、図２は前側面図、図３は後側面図である。図に示すように、１はカム駆動アクチュエータであって、該カム駆動アクチュエータ１は、カム手段１ａと、ステッピングモータ、サーボモータ等のモータ駆動手段１ｂとをスプライン連結（雄雌連結により進退移動可能に廻り止めされたものであればよい）させて一体的に構成される。
【００１０】
前記カム手段１ａは、胴部に所定の起伏形状を有するカム面２１が形成された筒状のカム体２と、該カム体２内の中心に配置され、カム面２１に沿って係合するカムフォロア６を介して従動する進退移動可能な従動軸３とを備えて、ケーシング４内に収容される。
カム体２は、上カム面２１ａを形成する上筒２ａと下カム面２１ｂを形成する下筒２ｂとを一対として分割形成され、上カム面２１ａと下カム面２１ｂとを、カムフォロア６が周回できるよう所定の間隔を存して対向離間する環状のカム溝２１１を形成している。この様にカム体２を分割型に形成すると、上筒２ａを必要において配設すれば良く、容易に下筒２ｂのみとした端面カムを形成することができる。また、上筒２ａは、先端部側をセッティングブロック等任意の位置決め手段を介してケーシング４内にその側面から予めビス固定しておき、下筒２ｂは、後述する従動軸３の従動軸部３２と筒軸部３３を覆う筒長を有して形成され、その基端部側をモータ駆動手段１ｂのフロント部１２にビス固定させて、ケーシング４の内周面とカム体２の外周面との間に隙間部５を存してケーシング４内に装着されている。
【００１１】
従動軸３は、円柱状に形成され、ケーシング４の前面部に設けられた軸受部材４１より回転自在かつ軸方向移動自在に軸受されて、ケーシング４の前面より出没する先端側の出力軸部３１と、該出力軸部３１の後端側となるケーシング４内（カム体２筒内）に配置され、カムフォロア６が取着される従動軸部３２と、さらに該従動軸部３２の後端側に設けられる筒状の筒軸部３３とを一体的に備えて構成される。筒軸部３３は、従動軸部３２と一体成形され、その筒内周面にスプラインボス３３１を設けて、廻り止め部を構成し、連動連結されるモータ駆動手段１ｂのモータ軸１１をスプライン軸として回転かつ進退移動可能にスプライン連結されている。
【００１２】
従動軸部３２と筒軸部３３とは、その外周面がカム体２の内周面に近接離間する太径に設定され、筒軸部３３は、カム体２の内周面と筒軸部３３の外周面との間に形成される隙間部５１にリング状の軸受部材３３２を介在して回転自在かつ軸方向移動自在に軸受してある。特に、従動軸部３２は、カム体２の直径が大きくなりカム面２１が軸芯からの距離を要する場合に、カムフォロア６の軸部（スタッド）６２の長さを短く設定し、負荷を分散軽減するために太径に設定したものである。
これにより、モータ駆動手段１ｂに連動連結された従動軸３は、その先端側の出力軸部３１と基端側の筒軸部３３との二点間で軸受部材４１と軸受部材３３２により回転自在かつ軸方向移動自在に高精度に両端支持する軸受構造によって案内されながら、従動軸３の回転に伴ってカム面２１の起伏形状に沿って回転しつつ従動し、出力軸部３１がケーシング４の前面より外部へ出没する、所謂ワーク体に連動連結されるモータ出力軸として機能するようになっている。
【００１３】
カムフォロア６は、先端にカム面２１上を転動するローラ６１を有する軸部（スタッド）６２を、従動軸部３２の外周面に直角度を保持して羅着されており、その先端部を、ローラ６１の転動面がカム面２１上を均等に面接しながら転動できるように隙間部５内に突出させている。なお、カムフォロア６は、１つ設けて片持ちで係合させたが、一対のもので両端係合するようにしても良く、ローラ６１を有しないものであっても良い。
【００１４】
次に、カム手段１ａのモータ駆動手段１ｂへの組み付け方法を説明する。先ず、上筒２ａをケーシング４内に装着し、下筒２ｂをモータ駆動手段１ｂのフロント部１２に装着すると共に、軸受部材３３２を下筒２ｂの内周にセットし、スプライン軸部１１ａをモータ軸１１の先端部に取着する。なお、モータ軸１１の先端部は、円柱軸の外周対向面をＤ字状（円弧状）に２面切欠きした断面視太鼓状に形成されている。従動軸部３２にカムフォロア６を取着し、筒軸部３３の筒内にスプラインボス３３１を取着させ、これをスプライン軸部１１ａに嵌挿して従動軸３をセットする。しかる後、ケーシング４を従動軸３と下筒２ｂを被嵌して、その基端部をモータ駆動手段１ｂのフロント部１２にネジ固定し、軸受部材４１を出力軸部３１に挿入してケーシング４の前面部に取着すれば組み立ては完成する。
【００１５】
このように、組み立て構成されたカム駆動アクチュエータ１におけるカム手段１ａの従動軸３は、筒軸部３３の筒内のスプラインボス３３１と、モータ軸１１の先端部のスプライン軸部１１ａとが進退移動可能に挿入されたスプライン連結を介してモータ駆動手段１ｂの回動に直接連動して回転し、カムフォロア６（ローラ６１）がカム体２の環状のカム面２１に沿って周回案内されることにより、ケーシング４の前面に設けられた軸受部材４１より回転しつつ出没してカム駆動する。つまり、従動軸３は、モータ駆動手段１ｂの駆動制御により、カム起伏が上り勾配となる場合には下カム面２１ｂ上を、下り勾配となる場合には上カム面２１ａ上を、それぞれカムフォロア６（ローラ６１）がガイドされながら周回して、従動軸３をモータ駆動手段１ｂの出力軸としてカム駆動するようになっている。
【００１６】
叙述の如く構成された本発明の実施例の形態において、いま、ケーシング４内に収容させたカム手段１ａを構成する従動軸３は、連結されたモータ駆動手段１ｂの回動に連動して、カム体２に形成されたカム面２１に沿ってカム駆動するのであるが、本発明におけるカム駆動アクチュエータ１は、筒状のカム体２を非回転としてケーシング４内に収容させ、従動軸３を、ケーシング４の前面より出没する先端側の出力軸部３１と、該出力軸部３１の後端側ケーシング４内でカムフォロア６が設けられる従動軸部３２と、さらに該従動軸部３２の後端側に設けられる筒軸部３３とを一体的に備えて構成すると共に、筒軸部３３の内周面に廻り止め部（３３１）を設けて、モータ駆動手段１ｂのモータ軸１１と回転かつ進退移動可能に連動連結せしめ、従動軸３は、前記出力軸部３１と筒軸部３３とをそれぞれ軸受させて、モータ駆動手段１ｂの回動に連動して回転しつつ、ケーシング４内に配設されたカム体２のカム面２１に沿ってカム駆動するよう構成されている。
【００１７】
この様に構成すると、従動軸３を筒状のカム体２のカム面２１に沿ってカム駆動させるものでありながら、ケーシング４内に装着された非回転のカム体２は、その外周面を摺接支持する部材等を配設する必要性が一切無くなり、モータ駆動手段１ｂに連動連結された従動軸３のみを、その先端側の出力軸部３１（軸受部材４１）と基端側の筒軸部３３（軸受部材３３２）との二点間で回転自在かつ軸方向移動自在に高精度に両端支持するだけの基本的な軸受構造とすることができるばかりか、カム体２の内周面を筒軸部３３への軸受部材３３２を配設するケーシング４の内周面に兼用して機能させることができるようになり、組立時における軸芯ズレや同軸度の確保が容易となり、部品点数の削減や各部材の組付け構成が簡素化されて製作の容易化と、軸受構造を含むカム駆動アクチュエータ１自体の構造の簡略化を図ることができる。
【００１８】
その結果、従動軸３は、従動軸３の基端側（筒軸部３３）を、従動する全てのカムストローク域において常に案内支持することができ、カムフォロア６を片持ち配置させた際にサイドロードによる負荷が加わっても、カムフォロア６を非回転カム面２１を案内面として、直角度を維持した最適な係合案内関係が確保され、カムフォロア６（ローラ６１の転動面）がカム面２１上を均等に面接しながら係合（摺接、転動）負荷や軸芯ズレを生じることなくガイドされ、常に安定した推力をもって案内従動することができ、従動軸３に大きな推力を要するワーク体への連動連結や、従動軸３を高速回転させるなどの大型化を伴う高精度の軸受構造を必要とするカム装置であっても、従動軸３の軸芯ブレや回転振動などの発生が回避された最適なものとして提供することができる。しかも、モータ駆動手段１ｂにスプライン（廻り止め）連結するだけで、従動軸３を連動連結されるモータ駆動手段１ｂのモータ軸１１に換わって、任意のワーク体に連動連結し得る進退移動可能なカム駆動アクチュエータ１の出力軸として機能させることができるだけでなく、固定されたカム体２は、その外周面に対する摺接支持構造を考慮する必要が無く、単にその外径を大きく、筒部を長くして長ストロークのカム面を形成するなどすれば良く、種々のバリエーション化の図られたカム形状のものを容易に採用することができ、ワーク体の要求に応じて最適なカム駆動を適用することができる。
【００１９】
また、ケーシング４の内周面とカム体２の外周面との間に隙間部５を設け、カムフォロア６は、その先端部を隙間部５内に突出して設けられているので、カムフォロア６は、直角度を維持した最適な係合案内関係が確保された状態で、ローラ６１の転動面が非回転カム面２１の全幅を走行案内面として、カム面２１上を均等に面接しながら転動（係合、摺接）負荷や軸芯ズレを生じることなくガイドされ、常に安定した推力をもって案内従動することができるばかりか、隙間部５内に潤滑剤（粘性の高いグリースなど）を充填保持する空間として利用することができ、潤滑状態を維持してカムフォロア６のカム面２１への係合（摺接、転動）による滑り抵抗を軽減することができる。
【００２０】
また、カム体２は、筒軸部３３を覆う長さ有してケーシング４内に固設されているので、その基端部をモータ駆動手段１ｂのフロント部１２にネジ固定することができると共に、その内周面を筒軸部３３への軸受部材３３２を配設するなどケーシング４の内周面に兼用して機能させることができるばかりか、ケーシング４の内周面とカム体２の外周面との間に隙間部５を形成できることに加えて、カム体２の内周面を隙間部５１を形成して軸受部材３３２を配設することも可能となる。
【００２１】
また、カム体２は、上カム面２１ａを形成する上筒２ａと、下カム面２１ｂを形成する下筒２ｂとを一対として分割形成され、上カム面２１ａと下カム面２１ｂとを、カムフォロア６の周回を可能とする環状のカム溝２１１を形成すべく、所定の間隔を存して対向離間せしめてケーシング４内に配設されている。この様にカム体２を分割型に形成すると、上筒２ａを必要において配設すれば良く、上筒２ａを配設した溝カムと、下筒２ｂのみとした端面カムとの形成を容易に行い得て、要・不要に応じた使い分けをすることができる。なお、端面カムを形成した場合には、軸受部材４１と従動軸部３２との間にコイルバネを介在して従動軸３を常時後退方向に弾発付勢させておけばよい。
【００２２】
また、従動軸部３２と筒軸部３３とは、その外周面がカム体２の内周面に近接離間する筒径に設定され、筒軸部３３は、カム体２の内周面と筒軸部３３の外周面との間に形成される隙間部５１にリング状の軸受部材３３２を介在して軸受してあるので、従動軸部３２では、カム体２の直径が大きくなりカム面２１が軸芯からの距離を要する場合に、カムフォロア６の軸部（スタッド）６２の長さを短く設定することができ、負荷を分散軽減することができる一方、筒軸部３３では、従動する全てのカムストローク域において常に案内支持することができる。
【００２３】
また、軸受部材３３２によって軸受された筒軸部３３は、従動軸部３２と一体成形され、その筒内にスプラインボス３３１を設けてモータ軸１１とスプライン連結されているので、モータ軸１１との軸芯合わせを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】カム駆動アクチュエータの縦断全体構成図である。
【図２】カム手段側となるカム駆動アクチュエータの前側面図である。
【図３】モータ駆動手段側となるカム駆動アクチュエータの後側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１ カム駆動アクチュエータ
１ａ カム手段
１ｂ モータ駆動手段
１１ モータ軸
１１ａ スプライン軸部
１２ フロント部
１３ 軸受部材
２ カム体
２ａ 上筒
２ｂ 下筒
２１ カム面
２１ａ 上カム面
２１ｂ 下カム面
２１１ カム溝
３ 従動軸
３１ 出力軸部
３２ 従動軸部
３３ 筒軸部
３３１ スプラインボス
３３２ 軸受部材
４ ケーシング
４１ 軸受部材
５ 隙間部
５１ 隙間部
６ カムフォロア
６１ ローラ
６２ 軸部（スタッド）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のカム面が形成された筒状のカム体と、該カム体内の中心に配置され、前記カム面に沿って係合するカムフォロアを介して従動する進退移動可能な従動軸とを備えたカム手段をケーシング内に収容させ、
前記従動軸を、ケーシング前面より出没する先端側の出力軸部と、該出力軸部の後端側ケーシング内で前記カムフォロアが設けられる従動軸部と、さらに該従動軸部の後端側に設けられる筒軸部とを一体的に備えて構成すると共に、
前記筒軸部の内周面に廻り止め部を設けて、モータ駆動手段のモータ軸と回転かつ進退移動可能に連動連結せしめ、
前記従動軸は、前記出力軸部と前記筒軸部とをそれぞれ軸受させて、モータ駆動手段の回動に連動して回転しつつ、ケーシング内に配設されたカム体のカム面に沿ってカム駆動するよう構成されることを特徴とするカム駆動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１において、前記ケーシングの内周面と前記カム体の外周面との間に隙間部を設け、前記カムフォロアは、その先端部を前記隙間部内に突出して設けられていることを特徴とするカム駆動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記カム体は、前記筒軸部を覆う長さを有して前記ケーシング内に固設されていることを特徴とするカム駆動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかにおいて、前記カム体は、上カム面を形成する上筒と、下カム面を形成する下筒とを一対として分割形成され、上カム面と下カム面とを、カムフォロアの周回を可能とする環状のカム溝を形成すべく、所定間隔を存して対向離間せしめてケーシング内に配設されていることを特徴とするカム駆動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかにおいて、前記従動軸部と筒軸部とは、その外周面が前記カム体の内周面に近接離間する筒径に設定され、前記筒軸部は、前記カム体内周面と筒軸部の外周面との間に形成される隙間部にリング状の軸受部材を介在して軸受してあることを特徴とするカム駆動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかにおいて、前記筒軸部は、前記従動軸部と一体成形され、前記廻り止め部は、その筒内にスプラインボスを設けてモータ軸とスプライン連結されていることを特徴とするカム駆動アクチュエータ。
【請求項１】
所定のカム面が形成された筒状のカム体と、該カム体内の中心に配置され、前記カム面に沿って係合するカムフォロアを介して従動する進退移動可能な従動軸とを備えたカム手段をケーシング内に収容させ、
前記従動軸を、ケーシング前面より出没する先端側の出力軸部と、該出力軸部の後端側ケーシング内で前記カムフォロアが設けられる従動軸部と、さらに該従動軸部の後端側に設けられる筒軸部とを一体的に備えて構成すると共に、
前記筒軸部の内周面に廻り止め部を設けて、モータ駆動手段のモータ軸と回転かつ進退移動可能に連動連結せしめ、
前記従動軸は、前記出力軸部と前記筒軸部とをそれぞれ軸受させて、モータ駆動手段の回動に連動して回転しつつ、ケーシング内に配設されたカム体のカム面に沿ってカム駆動するよう構成されることを特徴とするカム駆動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１において、前記ケーシングの内周面と前記カム体の外周面との間に隙間部を設け、前記カムフォロアは、その先端部を前記隙間部内に突出して設けられていることを特徴とするカム駆動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記カム体は、前記筒軸部を覆う長さを有して前記ケーシング内に固設されていることを特徴とするカム駆動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかにおいて、前記カム体は、上カム面を形成する上筒と、下カム面を形成する下筒とを一対として分割形成され、上カム面と下カム面とを、カムフォロアの周回を可能とする環状のカム溝を形成すべく、所定間隔を存して対向離間せしめてケーシング内に配設されていることを特徴とするカム駆動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかにおいて、前記従動軸部と筒軸部とは、その外周面が前記カム体の内周面に近接離間する筒径に設定され、前記筒軸部は、前記カム体内周面と筒軸部の外周面との間に形成される隙間部にリング状の軸受部材を介在して軸受してあることを特徴とするカム駆動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかにおいて、前記筒軸部は、前記従動軸部と一体成形され、前記廻り止め部は、その筒内にスプラインボスを設けてモータ軸とスプライン連結されていることを特徴とするカム駆動アクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−６８２８４（Ｐ２０１３−６８２８４Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７７６１（Ｐ２０１１−２０７７６１）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００２２９６４５）日本パルスモーター株式会社 (46)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００２２９６４５）日本パルスモーター株式会社 (46)
【Ｆターム（参考）】
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