回転運動を往復直線運動に変換する機構
【課題】高速時に好適な回転運動を往復直線運動に変換する機構の提供を目的とする。
【解決手段】第１の偏心カム４と、１８０度の異なる位置関係で取り付けられた第２の偏心カム５と、第１の偏心カム４の外周面に当接し被作動部１０を結合して配された第１の当接部６と、回転軸３を挟んで対向する位置で第２の偏心カム５の外周面に当接して配され、第１の当接部６側の重量に略等しい重量の第２の当接部７と、回転軸３の軸線と平行な平面を有し、一端を固定端とし他端を遊端として第１の当接部６を取り付けて該第１の当接部６を第１のカム４の方向に押圧する弾性力を有する板ばね８１から形成された第１の押圧部８と、回転軸３の軸線と平行な平面を有し、第２の当接部７を第１の当接部６の変位方向に対向する第２のカム５の方向に第１の押圧部８の弾性力と略等しい弾性力で押圧する板ばね９１から形成された第２の押圧部９とを備える。
【解決手段】第１の偏心カム４と、１８０度の異なる位置関係で取り付けられた第２の偏心カム５と、第１の偏心カム４の外周面に当接し被作動部１０を結合して配された第１の当接部６と、回転軸３を挟んで対向する位置で第２の偏心カム５の外周面に当接して配され、第１の当接部６側の重量に略等しい重量の第２の当接部７と、回転軸３の軸線と平行な平面を有し、一端を固定端とし他端を遊端として第１の当接部６を取り付けて該第１の当接部６を第１のカム４の方向に押圧する弾性力を有する板ばね８１から形成された第１の押圧部８と、回転軸３の軸線と平行な平面を有し、第２の当接部７を第１の当接部６の変位方向に対向する第２のカム５の方向に第１の押圧部８の弾性力と略等しい弾性力で押圧する板ばね９１から形成された第２の押圧部９とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動を往復直線運動に変換する機構に関し、特に高速の往復運動に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の回転運動を往復直線運動に変換する機構は、モータの回転軸に設けたカムと、このカムにバネによって弾性的に当接する当接部とにより構成されている。このような構成では、高速でカムを回転させると当接部でジャンピングを生じてしまい。正確な直線運動が得られないだけでなく、振動や騒音を発生する。
【０００３】
そこで、このような障害を無くすために、従来技術として例えば、下記の特許文献１で示すものが提案されていた。これは、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としたものである。その構成は、回転する駆動軸に前進用板カムと後進用板カムとを設け、揺動する前進用レバーには前進用板カムに接するカムファロアを設け、同じく揺動する後進用レバーには後進用板カムに接するカムファロアを設け、前進用レバーと後進用レバーの先端にはローラからなる従動部を設けている。そして、前進側の従動部を直線移動体の前進用ブロックに係合させ、後進側の従動部を直線移動体の後進用ブロックに係合させたものである。このようにして、前進用レバーと後進用レバーのカムフォロアを常時板カムに当接させ、ジャンピングを生じないようにして直線移動体を往復動作させている。
【０００４】
また、従来技術として下記の特許文献２で示すものが提案されている。これは、特にカム機構を高速化したときの振動の影響を除去するためのものである。モータによって回転されるカムのカム溝にカムフォロアを勘合させて回転運動を直線運動に変換するものである。そして、カム溝のカム曲線を振動が生じないような形状に形成したものである。
【特許文献１】特開平９−３１０７４３号公報（段落〔０００６〕、段落〔００１９〕〜段落〔００２３〕）
【特許文献２】特開２００１−３１７６１２号公報（段落〔０００６〕、段落〔００１０９〕、段落〔００１６〕〜段落〔００２０〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に示す従来技術にあっては、前進用レバーと後進用レバーとを用意し、それぞれの先端にはローラからなる従動部を設けている。そして、前進側の従動部を直線移動体の前進用ブロックに係合させ、後進側の従動部を直線移動体の後進用ブロックに係合させているため、高速で作動させには不適である。即ち、高速時には前進用ブロック及び後進用ブロックにおけるローラとによる摩擦抵抗の増加、振動の発生等が発生して円滑に回転運動を直線的な往復運動に変換できないという問題点があった。
【０００６】
一方、上記特許文献２に示す従来技術にあっては、高速動作において振動を発生しないようにできるが、カム溝とカムフォロアとの摩擦抵抗を少なくするための潤滑剤の選定、補充が必要になる。また、振動発生を生じないようにするためにカム溝のカム曲線を設定することが面倒であるだけでなく、そのカム曲線が特定の振動成分に対応するため、共通の機構によって広範囲に速度を変化させて使用することが不可能であるという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は従来の問題点を除去した、特に高速の往復運動に好適な回転運動を往復直線運動に変換する機構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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本願の請求項１に係る発明の回転運動を往復直線運動に変換する機構は、
駆動源によって回転される回転軸に取り付けられた第１の偏心カムと、
前記回転軸に前記第１の偏心カムと１８０度の異なる位置関係で取り付けられた第２の偏心カムと、
第１の偏心カムの外周面に当接し被作動部を結合して配された第１の当接部と、
前記第１の偏心カムに対し前記回転軸を挟んで対向する位置で前記第２の偏心カムの外周面に当接して配され、前記第１の当接部側の重量に略等しい重量の第２の当接部と、
前記回転軸の軸線と平行な平面を有し、一端を固定端とし他端を遊端として前記第１の当接部を取り付けて該第１の当接部を前記第１のカムの方向に押圧する弾性力を有する板ばねから形成された第１の押圧手段と、
前記回転軸の軸線と平行な平面を有し、一端を固定端とし他端を遊端として前記第２の当接部を取り付けて該第２の当接部を前記第１の当接部の変位方向に対向する前記第２のカムの方向に前記第１の押圧手段の弾性力と略等しい弾性力で押圧する板ばねから形成された第２の押圧手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００９】
また、本願の請求項２に係る発明の回転運動を往復直線運動に変換する機構においては、前記第１の押圧手段と第２の押圧手段は、スペーサを介して所定の間隔を置いて配された１組の板ばねから形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本願の請求項３に係る発明の回転運動を往復直線運動に変換する機構においては、前記第１の偏心カムと前記第２の偏心カムとは、円形中心部と、該円形中心部と同心的に潤滑部を介して回転する円形外周部とから成り、該円形中心部の中心位置から偏心した位置に前記回転軸を貫通して固定して形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は上述のような構成をとることにより以下のような効果を呈する。本願の請求項１の回転運動を往復直線運動に変換する機構によれば、前記回転軸に対して１８０度の角度で取り付け位置を異にした前記第１のカムと第２のカムに対し、夫々第１の当接部と第２の当接部とを互いに対向する方向から当接し、この第１の当接部側と第２の当接部側との重量が略等しく、しかも略等しい押圧力を生じる第１の押圧手段と第２の押圧手段とにより押圧するので、前記被作動部を含んだ第１の当接部と第２の当接部全体の重心の移動が実質的に生じない。従って、どのような周期で作動されても振動を発生することがない。また、前記第１の押圧手段と第２の押圧手段を形成する板ばねが前記回転軸の軸線と平行な面でもって配されているため、第１の当接部と第２の当接部が回転軸に対して軸線方向に変位することがない。従って、第１の当接部と第２の当接部は軸線方向にも振動することがない。即ち、機構自体が振動を生じることがなく、しかも前記第１の当接部に結合した被作動部は第１のカムの偏心によって変位される方向のみに変位されるので、どの速度でも高精度の変位動作を行なうことができる。特に、高い周期で往復動作をする機構にとってはその効果が著しい。
【００１２】
また、請求項２に係る発明の回転運動を往復直線運動に変換する機構においては、請求項１における第１の押圧手段と第２の押圧手段が１組の板ばねによって形成されているので、大きな弾性力でもって第１の当接部を第１のカムに第２の当接部を第２のカムに夫々押圧することができる。そのため、ジャンピングを生じることなく精度よく往復運動を得ることができる。また、板ばねが前記回転軸の軸線方向に対して全く変位することがないために、前記第１の当接部に結合した被作動部は第１のカムの偏心によって変位される方向にのみ、振動の影響を全く受けることなく安定した変位動作を行なうことができる。更に、第１の当接部、第２の当接部及び被作動部には往復直接運動のガイド機構を必要としない。そのため、その構成が簡単であるだけでなく、ガイド機構によって発生する摩擦抵抗の影響を全く受けることがなく安定した動作状態を得ることができる。
【００１３】
また、請求項３に係る発明の回転運動を往復直線運動に変換する機構においては、請求項１の前記第１の偏心カムと第２の偏心カムとは、前記第１の当接部又は第２の当接部が当接する円形外周部を潤滑部を介して円形中心部に設け、円形中心部の中心位置から偏心した位置に前記回転軸を貫通して固定して形成したため、回転軸の回転力から第２の当接部の往復直線運動への変換における摩擦抵抗が極めて少なく効率の良い変換を行なうことができる。また、全て円形の部材を用いて構成したため、比較的簡単に高精度の機構を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態としては、以下に説明する実施例である。
【実施例】
【００１５】
本発明の実施例を図１〜図４によって説明する。図１は本発明の実施例における回転運動を往復直線運動に変換する機構の斜視図、図２は図１における偏心カム部分を拡大して示す平面図、図３は本発明の実施例における回転運動を往復直線運動に変換する機構の平面図、本発明の実施例における回転運動を往復直線運動に変換する機構の側面図である。
【００１６】
図において、基台１上に回転力の駆動源であるモータ２が配置されている。モータ２の回転軸３には、第１の偏心カム４と第２の偏心カム５とが取り付けられている。第１の偏心カム４の外周面には第１の当接部６が当接される位置にあり、第２の偏心カム５の外周面には第２の当接部７が当接される位置にある。この第１の当接部６は、基台１上に設けられた第１の押圧部８を形成する板ばね８１の遊端に取り付けられることによって位置決めされている。また第２の当接部７は、同様に基台１上に設けられた第２の押圧部９を形成する板ばね９１の遊端に取り付けられることによって位置決めされている。そして、第１の当接部６には被作動部１０が結合されている。
【００１７】
第１の偏心カム４と第２の偏心カム５は同一構成であって、図２で詳しく示すように、それぞれ円形中央部４１、５１と、円形中央部４１、５１と同心的に潤滑部４２、５２を介して回転する円形外周部４３、５３とから成っている。潤滑部４２，５２はボールベアリング、オイルレスメタルなどから成っている。これら円形中央部４１、５１には中心位置Ｐから偏心した位置に貫通孔４４、５４が形成されている。そして、これら第１の偏心カム４と第２の偏心カム５は、それぞれ貫通孔４４、５４に回転軸３を貫通して固定されているが、互いに１８０度のことなる位置関係でもって取り付けられている。
【００１８】
第１の押圧部８は第１の押圧手段を形成するものであり、２枚の板ばね８１をその一端と他端にスペーさ８２を介して平行に組み付けられ、一端を固定端として基台１に設けられた固定部１１に固定されている。そして、遊端である他端に取り付けられた第１の当接部６が板ばね８１の弾性力によって第１の偏心カム４の方向に押圧されるようになっている。また、第２の押圧部９は第２の押圧手段を形成するものであり、２枚の板ばね９１をその一端と他端にスペーさ９２を介して平行に組み付けられ、一端を固定端として固定部１１に固定されている。そして、遊端である他端に取り付けられた第２の当接部７が板ばね９１の弾性力によって第２の偏心カム５の方向に第１の押圧部８における押圧力に等しい押圧力で押圧されるようになっている。
【００１９】
図においては、第１の当接部６と第２の当接部７とが最も離れた状態になっている第１の偏心カム４と第２の偏心カム５との作動中の回動位置を示している。これに対し、図示しないが、モータ２の駆動を停止した場合には、第１の偏心カム４と第２の偏心カム５とは、第１の押圧部８と第２の押圧部９の押圧により９０度の角度を回動して第１の当接部６と第２の当接部７とが最も接近した状態で安定する。
【００２０】
第１の当接部６上には、被作動部１０が固定して連結されているが、この被作動部１０は比較的質量の小さな平板状の試験材であってネジ１２によって固定されている。被作動部１０は、回転する第１の偏心カム４に当接する第１の押圧部６により往復運動をする。そして、被作動部１０の往復運動は、そのストロークに対して板ばね８１の長さが十分に大きなため、実質的に直線的である。
【００２１】
１３は試験部材の磨耗の度合いを測定するための測定部であって、基台１に設けられた支持部１４に支持されている。測定部１３は、先端にジンバルばねを介して剛性半球１３１を有する支持用ばね１３２と、この支持用ばね１３２の根本側が取り付けられた摩擦力センサー部１３３とから成っている。そして、この剛性半球１３１は支持用ばね１３２の弾性力によって試験部材に押圧され当接されている。試験部材は剛性半球１３１が当接された状態で第１の当接部６の直線的な往復動作の繰り返しにより表面が磨耗する。この磨耗状態の進行により変化する摩擦力は摩擦力センサー１３３によって測定されるようになっている。
【００２２】
次に、上述した本発明の実施例の構成による動作を説明する。まず、試験部材の磨耗の度合いを測定するためのセッティングを行なう。これは、第１の当接部６上に試験部材である被作動部１０をネジ１２によって固定して取り付ける。そして、試験部材上に剛性半球１３１を支持用ばね１３２によって所定の圧力で押圧させることとする。
【００２３】
その後、モータ２を作動させて回転軸３に取り付けた第１の偏心カム４と第２の偏心カム５を高速で回転させる。第１の当接部６と第２の当接部７は高速で往復運動を行なう。そのため、試験部材である被作動部１０は高速で直線的に往復動作を行い、その表面が剛性半球１３１によって磨耗される。時間の経過によって変化する磨耗の度合は変化を摩擦力センサー１３３によって測定することができる。
【００２４】
回転運動を往復運動に変換している状態において、回転軸３からみた第１の当接部６とスペーサ８２と被差動部１０等からなる第１の偏心カム４側における重心の移動による影響は、第２の当接部７とスペーサ９２等からなる第２の偏心カム５側における重心の移動によって打ち消される。即ち、第１の偏心カム４と第２の偏心カム５が互いに１８０度異なった位置関係をもって回転軸３に取り付けられているため、回転軸３からみて１回転毎による負荷に変動を生じない。そのため、基台１、回転軸３等に振動を生じない。
【００２５】
また、第１の押圧部８は回転軸３の軸線と平行で且つスペーサ８２によって平行に配置され、２枚の板ばね８１が押圧力を発生するようにＳ状に変形されているため、その先端に位置する第１の当接部６は実質的に直線的に往復運動を行なう。一方、第２の押し圧部９も第１の押圧部８と同様の構成である。そのため、第２の当接部７は第１の当接部６と同様に直線的に往復運動を行なう。
【００２６】
また、板ばね８１は回転軸３の中心軸線の方向に対して変位にしない。そのため、第１の当接部６は第１の偏心カム４の偏心によって変位される方向にのみ移動する。板ばね９１も板ばね８１と同様の構成である。そのため、第２の当接部７は第２の偏心カム５の偏心によって変位される方向にのみ移動する。
【００２７】
また、第１の偏心カム４において、円形外周部４３は円形中心部４１に対して潤滑部４２によって自由に回転する。そのため、円形外周部４３が第１の当接部６の当接によって静止されていても回転軸３の回転に対して負荷とならない。従って、モータ２の回転トルクは直線的な往復運動に効率よく変換される。第２の偏心カム５においても第１の偏心カム４と同一の構成であるため回転軸３に対して同様に負荷とならない。
【００２８】
上述した実施例の回転運動を往復運動に変換する機構は、回転軸３に対して１８０度の角度で取り付け位置を異にした第１の偏心カム４と第２の偏心カム５に、それぞれ第１の当接部６と第２の当接部７とを互いに対向する方向から当接したものである。そして、第１の当接部６は第１の押圧部８によって第１の偏心カム４に押圧され、第２の当接部７は第１の押圧部の押圧力に等しい押圧力の第２の押圧部９によって第２の偏心カム５に押圧されている。更に、第１の当接部５側と第２の当接部６側との重量が略等しい。従って、互いの重心の移動が打ち消され、回転軸３からみて負荷に変動を生じないので、基台１、回転軸３等に振動を生じない。
【００２９】
また、前記第１の押圧部８と第２の押圧部９を形成する板ばね８１、９１の面が回転軸３の中心軸線と平行に配されているため、第１の当接部６と第２の当接部７が回転軸３の中心軸線方向に変位することがない。従って、第１の当接部６と第２の当接部７は中心軸線方向に振動することがない。このように振動が発生しないことにより、剛性半球１３１は試験部材上をバウンドすることなく相対的に直線的に移動するので正確な磨耗変化を得ることができる。
【００３０】
即ち、本発明の実施例においては、機構自体が振動を生じることがなく、しかも第１の当接部６に結合した被作動部１０が第１の偏心カム４の偏心によって変位される方向にのみ変位されるので、直線的な往復運動が得られる。そして、この往復運動は高速であっても高精度な変位動作となる。
【００３１】
更に、第１の偏心カム４、第２の偏心カム５において、円形外周部４３は円形中心部４１に対して潤滑部４２によって自由に回転するため、円形外周部４３が第１の当接部６、第２の当接部７の当接されていても回転軸３の回転に対して負荷とならない。従って、モータ２の回転トルクは直線的な往復運動に効率よく変換される。
【００３２】
このようにして、測定部１３における測定は振動の影響を受けないで高精度に行なうことができる。また、速度を変化させても振動が発生しないので、共通の機構であらゆる速度の往復動作を安定的に得ることができる。
【００３３】
尚、上述した本発明の実施例においては、第１の押圧部８と第２の押圧部９はそれぞれ２枚の板ばね８１、９１によって形成したが、本発明はこれに限定されることなく、１枚の板ばね８１、９１で構成してもよい。
【００３４】
尚、また、上述した本発明の実施例においては、第１の偏心カム４、第２の偏心カム５は潤滑部４２を介して円形中心部４１と円形外周部４３とに分離したが、本発明はこれに限定されることなく、円形中心部４１と円形外周部４３とを一体にして第１の当接部６、第２の当接部７が円形外周部４３に摺接するようにしてもよい。
【００３５】
尚、また、上述した本発明の実施例においては、試験部材の磨耗の度合いを測定するものに適用したが、これに限定されることなく、被作動部１０上に潤滑材を塗布し剛性半球１３１によって摩擦されることによる粘性変化を測定する等、種々のものに適用してもよい
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】 図１は本発明の実施例における回転運動を往復直線運動に変換する機構の斜視図である。
【図２】 図２は図１における偏心カム部分を拡大して示す平面図である。
【図３】 図３は本発明の実施例における回転運動を往復直線運動に変換する機構の平面図である。
【図４】 図４は本発明の実施例における回転運動を往復直線運動に変換する機構の側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 基台
２ モータ
３ 回転軸
４ 第１の偏心カム
５ 第２の偏心カム
６ 第１の当接部
７ 第２の当接部
８ 第１の押圧部
９ 第２の押圧部
１０ 被作動部
１１ 固定部
１２ ネジ
１３ 測定部
１４ 支持台
４１、５１ 円形中央部
４２、５２ 潤滑部
４３、５３ 円形外周部
４４、５４ 貫通孔
８１、９１ 板ばね
９２ スペーサ
１３１ 剛性半球
１３２ 支持ばね
１３３ 摩擦力センサー部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動を往復直線運動に変換する機構に関し、特に高速の往復運動に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の回転運動を往復直線運動に変換する機構は、モータの回転軸に設けたカムと、このカムにバネによって弾性的に当接する当接部とにより構成されている。このような構成では、高速でカムを回転させると当接部でジャンピングを生じてしまい。正確な直線運動が得られないだけでなく、振動や騒音を発生する。
【０００３】
そこで、このような障害を無くすために、従来技術として例えば、下記の特許文献１で示すものが提案されていた。これは、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としたものである。その構成は、回転する駆動軸に前進用板カムと後進用板カムとを設け、揺動する前進用レバーには前進用板カムに接するカムファロアを設け、同じく揺動する後進用レバーには後進用板カムに接するカムファロアを設け、前進用レバーと後進用レバーの先端にはローラからなる従動部を設けている。そして、前進側の従動部を直線移動体の前進用ブロックに係合させ、後進側の従動部を直線移動体の後進用ブロックに係合させたものである。このようにして、前進用レバーと後進用レバーのカムフォロアを常時板カムに当接させ、ジャンピングを生じないようにして直線移動体を往復動作させている。
【０００４】
また、従来技術として下記の特許文献２で示すものが提案されている。これは、特にカム機構を高速化したときの振動の影響を除去するためのものである。モータによって回転されるカムのカム溝にカムフォロアを勘合させて回転運動を直線運動に変換するものである。そして、カム溝のカム曲線を振動が生じないような形状に形成したものである。
【特許文献１】特開平９−３１０７４３号公報（段落〔０００６〕、段落〔００１９〕〜段落〔００２３〕）
【特許文献２】特開２００１−３１７６１２号公報（段落〔０００６〕、段落〔００１０９〕、段落〔００１６〕〜段落〔００２０〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に示す従来技術にあっては、前進用レバーと後進用レバーとを用意し、それぞれの先端にはローラからなる従動部を設けている。そして、前進側の従動部を直線移動体の前進用ブロックに係合させ、後進側の従動部を直線移動体の後進用ブロックに係合させているため、高速で作動させには不適である。即ち、高速時には前進用ブロック及び後進用ブロックにおけるローラとによる摩擦抵抗の増加、振動の発生等が発生して円滑に回転運動を直線的な往復運動に変換できないという問題点があった。
【０００６】
一方、上記特許文献２に示す従来技術にあっては、高速動作において振動を発生しないようにできるが、カム溝とカムフォロアとの摩擦抵抗を少なくするための潤滑剤の選定、補充が必要になる。また、振動発生を生じないようにするためにカム溝のカム曲線を設定することが面倒であるだけでなく、そのカム曲線が特定の振動成分に対応するため、共通の機構によって広範囲に速度を変化させて使用することが不可能であるという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は従来の問題点を除去した、特に高速の往復運動に好適な回転運動を往復直線運動に変換する機構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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本願の請求項１に係る発明の回転運動を往復直線運動に変換する機構は、
駆動源によって回転される回転軸に取り付けられた第１の偏心カムと、
前記回転軸に前記第１の偏心カムと１８０度の異なる位置関係で取り付けられた第２の偏心カムと、
第１の偏心カムの外周面に当接し被作動部を結合して配された第１の当接部と、
前記第１の偏心カムに対し前記回転軸を挟んで対向する位置で前記第２の偏心カムの外周面に当接して配され、前記第１の当接部側の重量に略等しい重量の第２の当接部と、
前記回転軸の軸線と平行な平面を有し、一端を固定端とし他端を遊端として前記第１の当接部を取り付けて該第１の当接部を前記第１のカムの方向に押圧する弾性力を有する板ばねから形成された第１の押圧手段と、
前記回転軸の軸線と平行な平面を有し、一端を固定端とし他端を遊端として前記第２の当接部を取り付けて該第２の当接部を前記第１の当接部の変位方向に対向する前記第２のカムの方向に前記第１の押圧手段の弾性力と略等しい弾性力で押圧する板ばねから形成された第２の押圧手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００９】
また、本願の請求項２に係る発明の回転運動を往復直線運動に変換する機構においては、前記第１の押圧手段と第２の押圧手段は、スペーサを介して所定の間隔を置いて配された１組の板ばねから形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本願の請求項３に係る発明の回転運動を往復直線運動に変換する機構においては、前記第１の偏心カムと前記第２の偏心カムとは、円形中心部と、該円形中心部と同心的に潤滑部を介して回転する円形外周部とから成り、該円形中心部の中心位置から偏心した位置に前記回転軸を貫通して固定して形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は上述のような構成をとることにより以下のような効果を呈する。本願の請求項１の回転運動を往復直線運動に変換する機構によれば、前記回転軸に対して１８０度の角度で取り付け位置を異にした前記第１のカムと第２のカムに対し、夫々第１の当接部と第２の当接部とを互いに対向する方向から当接し、この第１の当接部側と第２の当接部側との重量が略等しく、しかも略等しい押圧力を生じる第１の押圧手段と第２の押圧手段とにより押圧するので、前記被作動部を含んだ第１の当接部と第２の当接部全体の重心の移動が実質的に生じない。従って、どのような周期で作動されても振動を発生することがない。また、前記第１の押圧手段と第２の押圧手段を形成する板ばねが前記回転軸の軸線と平行な面でもって配されているため、第１の当接部と第２の当接部が回転軸に対して軸線方向に変位することがない。従って、第１の当接部と第２の当接部は軸線方向にも振動することがない。即ち、機構自体が振動を生じることがなく、しかも前記第１の当接部に結合した被作動部は第１のカムの偏心によって変位される方向のみに変位されるので、どの速度でも高精度の変位動作を行なうことができる。特に、高い周期で往復動作をする機構にとってはその効果が著しい。
【００１２】
また、請求項２に係る発明の回転運動を往復直線運動に変換する機構においては、請求項１における第１の押圧手段と第２の押圧手段が１組の板ばねによって形成されているので、大きな弾性力でもって第１の当接部を第１のカムに第２の当接部を第２のカムに夫々押圧することができる。そのため、ジャンピングを生じることなく精度よく往復運動を得ることができる。また、板ばねが前記回転軸の軸線方向に対して全く変位することがないために、前記第１の当接部に結合した被作動部は第１のカムの偏心によって変位される方向にのみ、振動の影響を全く受けることなく安定した変位動作を行なうことができる。更に、第１の当接部、第２の当接部及び被作動部には往復直接運動のガイド機構を必要としない。そのため、その構成が簡単であるだけでなく、ガイド機構によって発生する摩擦抵抗の影響を全く受けることがなく安定した動作状態を得ることができる。
【００１３】
また、請求項３に係る発明の回転運動を往復直線運動に変換する機構においては、請求項１の前記第１の偏心カムと第２の偏心カムとは、前記第１の当接部又は第２の当接部が当接する円形外周部を潤滑部を介して円形中心部に設け、円形中心部の中心位置から偏心した位置に前記回転軸を貫通して固定して形成したため、回転軸の回転力から第２の当接部の往復直線運動への変換における摩擦抵抗が極めて少なく効率の良い変換を行なうことができる。また、全て円形の部材を用いて構成したため、比較的簡単に高精度の機構を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態としては、以下に説明する実施例である。
【実施例】
【００１５】
本発明の実施例を図１〜図４によって説明する。図１は本発明の実施例における回転運動を往復直線運動に変換する機構の斜視図、図２は図１における偏心カム部分を拡大して示す平面図、図３は本発明の実施例における回転運動を往復直線運動に変換する機構の平面図、本発明の実施例における回転運動を往復直線運動に変換する機構の側面図である。
【００１６】
図において、基台１上に回転力の駆動源であるモータ２が配置されている。モータ２の回転軸３には、第１の偏心カム４と第２の偏心カム５とが取り付けられている。第１の偏心カム４の外周面には第１の当接部６が当接される位置にあり、第２の偏心カム５の外周面には第２の当接部７が当接される位置にある。この第１の当接部６は、基台１上に設けられた第１の押圧部８を形成する板ばね８１の遊端に取り付けられることによって位置決めされている。また第２の当接部７は、同様に基台１上に設けられた第２の押圧部９を形成する板ばね９１の遊端に取り付けられることによって位置決めされている。そして、第１の当接部６には被作動部１０が結合されている。
【００１７】
第１の偏心カム４と第２の偏心カム５は同一構成であって、図２で詳しく示すように、それぞれ円形中央部４１、５１と、円形中央部４１、５１と同心的に潤滑部４２、５２を介して回転する円形外周部４３、５３とから成っている。潤滑部４２，５２はボールベアリング、オイルレスメタルなどから成っている。これら円形中央部４１、５１には中心位置Ｐから偏心した位置に貫通孔４４、５４が形成されている。そして、これら第１の偏心カム４と第２の偏心カム５は、それぞれ貫通孔４４、５４に回転軸３を貫通して固定されているが、互いに１８０度のことなる位置関係でもって取り付けられている。
【００１８】
第１の押圧部８は第１の押圧手段を形成するものであり、２枚の板ばね８１をその一端と他端にスペーさ８２を介して平行に組み付けられ、一端を固定端として基台１に設けられた固定部１１に固定されている。そして、遊端である他端に取り付けられた第１の当接部６が板ばね８１の弾性力によって第１の偏心カム４の方向に押圧されるようになっている。また、第２の押圧部９は第２の押圧手段を形成するものであり、２枚の板ばね９１をその一端と他端にスペーさ９２を介して平行に組み付けられ、一端を固定端として固定部１１に固定されている。そして、遊端である他端に取り付けられた第２の当接部７が板ばね９１の弾性力によって第２の偏心カム５の方向に第１の押圧部８における押圧力に等しい押圧力で押圧されるようになっている。
【００１９】
図においては、第１の当接部６と第２の当接部７とが最も離れた状態になっている第１の偏心カム４と第２の偏心カム５との作動中の回動位置を示している。これに対し、図示しないが、モータ２の駆動を停止した場合には、第１の偏心カム４と第２の偏心カム５とは、第１の押圧部８と第２の押圧部９の押圧により９０度の角度を回動して第１の当接部６と第２の当接部７とが最も接近した状態で安定する。
【００２０】
第１の当接部６上には、被作動部１０が固定して連結されているが、この被作動部１０は比較的質量の小さな平板状の試験材であってネジ１２によって固定されている。被作動部１０は、回転する第１の偏心カム４に当接する第１の押圧部６により往復運動をする。そして、被作動部１０の往復運動は、そのストロークに対して板ばね８１の長さが十分に大きなため、実質的に直線的である。
【００２１】
１３は試験部材の磨耗の度合いを測定するための測定部であって、基台１に設けられた支持部１４に支持されている。測定部１３は、先端にジンバルばねを介して剛性半球１３１を有する支持用ばね１３２と、この支持用ばね１３２の根本側が取り付けられた摩擦力センサー部１３３とから成っている。そして、この剛性半球１３１は支持用ばね１３２の弾性力によって試験部材に押圧され当接されている。試験部材は剛性半球１３１が当接された状態で第１の当接部６の直線的な往復動作の繰り返しにより表面が磨耗する。この磨耗状態の進行により変化する摩擦力は摩擦力センサー１３３によって測定されるようになっている。
【００２２】
次に、上述した本発明の実施例の構成による動作を説明する。まず、試験部材の磨耗の度合いを測定するためのセッティングを行なう。これは、第１の当接部６上に試験部材である被作動部１０をネジ１２によって固定して取り付ける。そして、試験部材上に剛性半球１３１を支持用ばね１３２によって所定の圧力で押圧させることとする。
【００２３】
その後、モータ２を作動させて回転軸３に取り付けた第１の偏心カム４と第２の偏心カム５を高速で回転させる。第１の当接部６と第２の当接部７は高速で往復運動を行なう。そのため、試験部材である被作動部１０は高速で直線的に往復動作を行い、その表面が剛性半球１３１によって磨耗される。時間の経過によって変化する磨耗の度合は変化を摩擦力センサー１３３によって測定することができる。
【００２４】
回転運動を往復運動に変換している状態において、回転軸３からみた第１の当接部６とスペーサ８２と被差動部１０等からなる第１の偏心カム４側における重心の移動による影響は、第２の当接部７とスペーサ９２等からなる第２の偏心カム５側における重心の移動によって打ち消される。即ち、第１の偏心カム４と第２の偏心カム５が互いに１８０度異なった位置関係をもって回転軸３に取り付けられているため、回転軸３からみて１回転毎による負荷に変動を生じない。そのため、基台１、回転軸３等に振動を生じない。
【００２５】
また、第１の押圧部８は回転軸３の軸線と平行で且つスペーサ８２によって平行に配置され、２枚の板ばね８１が押圧力を発生するようにＳ状に変形されているため、その先端に位置する第１の当接部６は実質的に直線的に往復運動を行なう。一方、第２の押し圧部９も第１の押圧部８と同様の構成である。そのため、第２の当接部７は第１の当接部６と同様に直線的に往復運動を行なう。
【００２６】
また、板ばね８１は回転軸３の中心軸線の方向に対して変位にしない。そのため、第１の当接部６は第１の偏心カム４の偏心によって変位される方向にのみ移動する。板ばね９１も板ばね８１と同様の構成である。そのため、第２の当接部７は第２の偏心カム５の偏心によって変位される方向にのみ移動する。
【００２７】
また、第１の偏心カム４において、円形外周部４３は円形中心部４１に対して潤滑部４２によって自由に回転する。そのため、円形外周部４３が第１の当接部６の当接によって静止されていても回転軸３の回転に対して負荷とならない。従って、モータ２の回転トルクは直線的な往復運動に効率よく変換される。第２の偏心カム５においても第１の偏心カム４と同一の構成であるため回転軸３に対して同様に負荷とならない。
【００２８】
上述した実施例の回転運動を往復運動に変換する機構は、回転軸３に対して１８０度の角度で取り付け位置を異にした第１の偏心カム４と第２の偏心カム５に、それぞれ第１の当接部６と第２の当接部７とを互いに対向する方向から当接したものである。そして、第１の当接部６は第１の押圧部８によって第１の偏心カム４に押圧され、第２の当接部７は第１の押圧部の押圧力に等しい押圧力の第２の押圧部９によって第２の偏心カム５に押圧されている。更に、第１の当接部５側と第２の当接部６側との重量が略等しい。従って、互いの重心の移動が打ち消され、回転軸３からみて負荷に変動を生じないので、基台１、回転軸３等に振動を生じない。
【００２９】
また、前記第１の押圧部８と第２の押圧部９を形成する板ばね８１、９１の面が回転軸３の中心軸線と平行に配されているため、第１の当接部６と第２の当接部７が回転軸３の中心軸線方向に変位することがない。従って、第１の当接部６と第２の当接部７は中心軸線方向に振動することがない。このように振動が発生しないことにより、剛性半球１３１は試験部材上をバウンドすることなく相対的に直線的に移動するので正確な磨耗変化を得ることができる。
【００３０】
即ち、本発明の実施例においては、機構自体が振動を生じることがなく、しかも第１の当接部６に結合した被作動部１０が第１の偏心カム４の偏心によって変位される方向にのみ変位されるので、直線的な往復運動が得られる。そして、この往復運動は高速であっても高精度な変位動作となる。
【００３１】
更に、第１の偏心カム４、第２の偏心カム５において、円形外周部４３は円形中心部４１に対して潤滑部４２によって自由に回転するため、円形外周部４３が第１の当接部６、第２の当接部７の当接されていても回転軸３の回転に対して負荷とならない。従って、モータ２の回転トルクは直線的な往復運動に効率よく変換される。
【００３２】
このようにして、測定部１３における測定は振動の影響を受けないで高精度に行なうことができる。また、速度を変化させても振動が発生しないので、共通の機構であらゆる速度の往復動作を安定的に得ることができる。
【００３３】
尚、上述した本発明の実施例においては、第１の押圧部８と第２の押圧部９はそれぞれ２枚の板ばね８１、９１によって形成したが、本発明はこれに限定されることなく、１枚の板ばね８１、９１で構成してもよい。
【００３４】
尚、また、上述した本発明の実施例においては、第１の偏心カム４、第２の偏心カム５は潤滑部４２を介して円形中心部４１と円形外周部４３とに分離したが、本発明はこれに限定されることなく、円形中心部４１と円形外周部４３とを一体にして第１の当接部６、第２の当接部７が円形外周部４３に摺接するようにしてもよい。
【００３５】
尚、また、上述した本発明の実施例においては、試験部材の磨耗の度合いを測定するものに適用したが、これに限定されることなく、被作動部１０上に潤滑材を塗布し剛性半球１３１によって摩擦されることによる粘性変化を測定する等、種々のものに適用してもよい
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】 図１は本発明の実施例における回転運動を往復直線運動に変換する機構の斜視図である。
【図２】 図２は図１における偏心カム部分を拡大して示す平面図である。
【図３】 図３は本発明の実施例における回転運動を往復直線運動に変換する機構の平面図である。
【図４】 図４は本発明の実施例における回転運動を往復直線運動に変換する機構の側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 基台
２ モータ
３ 回転軸
４ 第１の偏心カム
５ 第２の偏心カム
６ 第１の当接部
７ 第２の当接部
８ 第１の押圧部
９ 第２の押圧部
１０ 被作動部
１１ 固定部
１２ ネジ
１３ 測定部
１４ 支持台
４１、５１ 円形中央部
４２、５２ 潤滑部
４３、５３ 円形外周部
４４、５４ 貫通孔
８１、９１ 板ばね
９２ スペーサ
１３１ 剛性半球
１３２ 支持ばね
１３３ 摩擦力センサー部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源によって回転される回転軸に取り付けられた第１の偏心カムと、
前記回転軸に前記第１の偏心カムと１８０度の異なる位置関係で取り付けられた第２の偏心カムと、
第１の偏心カムの外周面に当接し被作動部を結合して配された第１の当接部と、
前記第１の偏心カムに対し前記回転軸を挟んで対向する位置で前記第２の偏心カムの外周面に当接して配され、前記第１の当接部側の重量に略等しい重量の第２の当接部と、
前記回転軸の軸線と平行な平面を有し、一端を固定端とし他端を遊端として前記第１の当接部を取り付けて該第１の当接部を前記第１のカムの方向に押圧する弾性力を有する板ばねから形成された第１の押圧手段と、
前記回転軸の軸線と平行な平面を有し、一端を固定端とし他端を遊端として前記第２の当接部を取り付けて該第２の当接部を前記第１の当接部の変位方向に対向する前記第２のカムの方向に前記第１の押圧手段の弾性力と略等しい弾性力で押圧する板ばねから形成された第２の押圧手段とを備えてなることを特徴とする回転運動を往復直線運動に変換する機構。
【請求項２】
前記第１の押圧手段と第２の押圧手段は、スペーサを介して所定の間隔を置いて配された１組の板ばねから形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転運動を往復直線運動に変換する機構。
【請求項３】
前記第１の偏心カムと前記第２の偏心カムとは、円形中心部と、該円形中心部と同心的に潤滑部を介して回転する円形外周部とから成り、該円形中心部の中心位置から偏心した位置に前記回転軸を貫通して固定して形成したことを特徴とする請求項１に記載の回転運動を往復直線運動に変換する機構。
【請求項１】
駆動源によって回転される回転軸に取り付けられた第１の偏心カムと、
前記回転軸に前記第１の偏心カムと１８０度の異なる位置関係で取り付けられた第２の偏心カムと、
第１の偏心カムの外周面に当接し被作動部を結合して配された第１の当接部と、
前記第１の偏心カムに対し前記回転軸を挟んで対向する位置で前記第２の偏心カムの外周面に当接して配され、前記第１の当接部側の重量に略等しい重量の第２の当接部と、
前記回転軸の軸線と平行な平面を有し、一端を固定端とし他端を遊端として前記第１の当接部を取り付けて該第１の当接部を前記第１のカムの方向に押圧する弾性力を有する板ばねから形成された第１の押圧手段と、
前記回転軸の軸線と平行な平面を有し、一端を固定端とし他端を遊端として前記第２の当接部を取り付けて該第２の当接部を前記第１の当接部の変位方向に対向する前記第２のカムの方向に前記第１の押圧手段の弾性力と略等しい弾性力で押圧する板ばねから形成された第２の押圧手段とを備えてなることを特徴とする回転運動を往復直線運動に変換する機構。
【請求項２】
前記第１の押圧手段と第２の押圧手段は、スペーサを介して所定の間隔を置いて配された１組の板ばねから形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転運動を往復直線運動に変換する機構。
【請求項３】
前記第１の偏心カムと前記第２の偏心カムとは、円形中心部と、該円形中心部と同心的に潤滑部を介して回転する円形外周部とから成り、該円形中心部の中心位置から偏心した位置に前記回転軸を貫通して固定して形成したことを特徴とする請求項１に記載の回転運動を往復直線運動に変換する機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−１３８４６０（Ｐ２００６−１３８４６０Ａ）
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５５９９７（Ｐ２００４−３５５９９７）
【出願日】平成１６年１１月１０日（２００４．１１．１０）
【出願人】（５９８１４１６０４）株式会社交洋製作所 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１０日（２００４．１１．１０）
【出願人】（５９８１４１６０４）株式会社交洋製作所 (6)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]