要素間支持機構、この要素間支持機構を備えた自動工具交換装置、搬送装置およびアクチュエータ
【課題】ボールの径が正確に調整されず、ボールと機械要素との間に隙間が生じたとしても、ボールを機械要素に向けて押圧することができ、ガタ等の不具合を生じさせることなく、機械要素同士を有機的に結合することができる要素間支持機構、工具交換装置、搬送装置およびアクチュエータを提供する。
【解決手段】本発明に係る要素間支持機構７０は、一方が他方に対して可動である第１要素３と第２要素１２０との間に装着され、第１要素３を支持可能な球状体４２と、第１要素３に向けて、球状体４２を押圧可能な押圧手段とを備えた。
【解決手段】本発明に係る要素間支持機構７０は、一方が他方に対して可動である第１要素３と第２要素１２０との間に装着され、第１要素３を支持可能な球状体４２と、第１要素３に向けて、球状体４２を押圧可能な押圧手段とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、要素間支持機構、特に、機械要素間に設けられ、機械要素を支持する要素間支持機構、この要素間支持機構を備えた自動工具交換装置、搬送装置およびアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＡＴＣ（automatic tool changer）、テーブル搬送ユニット、アクチュエータ等の機械装置は、複数の機械要素が要素間支持機構を介して有機的に結合されることにより構成されている。
【０００３】
この要素間支持機構は、一般的に、一方の機械要素に設けられ、他方の機械要素と接触することにより、一方の機械要素と他方の機械要素との間に機械的な関係を持たせている。このような要素間支持機構としては、例えば、ギア機構やカム機構等が良く知られている。
【０００４】
要素間支持機構は、接触する機械要素との間に生じる摩擦やガタ等の不具合の生じさせることなく、機械要素間を結合する必要がある。
【０００５】
このため従来から、機械要素との接触部分にボール等の球状体や、ローラなどの筒状体を採用し、摩擦等の低減が図られている。
【０００６】
一方の機械要素からの動力を他方の機械要素に伝達する駆動力伝達機構において、機械要素との接触箇所にボールが採用された機構として、例えば、特開平８−１５９２３３号公報に記載された間欠回転装置がある。
【０００７】
この間欠回転装置において、要素間支持機構は、出力軸に設けられ、出力軸に形成されたボールベアリング保持穴と、ボールベアリング保持穴に装着されたボールベアリングと、ボールベアリング保持穴内にボールベアリングを保持するための押え板とを備えている。
【０００８】
そして、入力軸が回転する一方で、入力軸に形成されたカム溝内をボールベアリングが滑動することにより、出力軸が回転する。
【特許文献１】特開平８−１５９２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように機械要素との接触箇所にボールが採用された要素間支持機構においては、ボールと接触面とを良好に接触させてガタ等の不具合の発生を防止するために、正確にボールの径を調整する必要がある。その一方で、市販されているボールの径の種類には、限りがあり、ボールの径を調整しようとしても、限度がある。
【００１０】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、径の種類が限られた市販のボールを用いても、ガタ等の不具合を抑制することができる要素間支持機構を提供すると共に、この要素間支持機構を備えた自動工具交換装置、搬送装置およびアクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る要素間支持機構は、一方が他方に対して可動である第１要素と第２要素との間に装着され、第１要素を支持可能な球状体と、第１要素に向けて、球状体を押圧可能な押圧手段とを備える。好ましくは、上記球状体を着脱可能に、第２要素に装着する。好ましくは、上記第２要素に形成され、球状体を回転可能に受け入れる窪みと、第２要素に着脱可能に設けられ、球状体の一部を露出すると共に、窪みからの球状体の脱落を防止可能な脱落防止部材とをさらに備える。好ましくは、上記球状体を回転可能に受け入れる窪みが形成されると共に、第２要素に設けられ、押圧手段からの押圧力によって第１要素に向けて変位可能とされた移動部材と、第１要素に向けて位置調整可能に第２要素に設けられ、移動部材を係止して該移動部材の最大変位量を調整可能なストッパとを備える。
【００１２】
好ましくは、上記窪み内に設けられ、窪みの内表面と球状体の外表面との少なくとも一方に接し、球状体より小径に形成された複数の小球状体をさらに備える。
【００１３】
本発明に係る自動工具交換装置は、上記要素間支持機構を備える。本発明に係る搬送装置は、上記要素間支持機構を備える。本発明に係るアクチュエータは、上記要素間支持機構を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る要素間支持機構は、ボールの径が正確に調整されず、ボールと機械要素との間に隙間が生じたとしても、ボールを機械要素に向けて押圧することができるので、ガタ等の不具合を生じさせることなく、機械要素同士を有機的に結合することができる。また、本発明に係る工具交換装置、搬送装置、アクチュエータにおいても、同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
図１から図３を用いて、本実施の形態１に係る要素間支持機構７０およびこの要素間支持機構７０を備えた自動工具交換装置１００について説明する。
【００１６】
図１は、本実施の形態１に係る自動工具交換装置１００の断面図であり、図２は、図１に示されたＩＩ−ＩＩ線における断面図である。図１に示されるように、自動工具交換装置１００は、図示されないモータ（駆動源）の出力軸からの駆動力を回転軸５に伝達して、回転軸５を回転させる第１駆動力伝達機構６０と、出力軸からの駆動力を回転軸５に伝達して、回転軸５を軸方向に駆動する第２駆動力伝達機構６５とを備えている。
【００１７】
第１駆動力伝達機構６０は、ケーシング１内に設けられ、回転軸１２に固設された円盤状のウォームホイル（第１機械要素）３と、ケーシング１に回動可能に設けられたウォームギア２と、回転可能に設けられたターレット（第２機械要素）５０と、このターレット５０に設けられ、ウォームホイル３の駆動力をターレット５０に伝達する要素間支持機構７０とを備えている。ウォームホイル３は、円形の側面と、両側面間に位置する周面と、周面に形成されたカム溝４５とを備えている。ウォームギア２は、図示されないモータ等の駆動源によって回動させられ、このウォームギア２の先端部には、ウォームホイル３の周面に形成されたギアと噛合するギア２ａが形成されている。このため、ウォームギア２が回動することにより、ウォームホイル３が回転軸１２を中心として回転する。
【００１８】
ターレット５０は、回転軸１２と交差する方向に延在する軸部１１０と、軸部１１０の一方の端部に形成された円板部１１２とを備えており、回転軸１２と交差するように配置されている。
【００１９】
軸部１１０の両端部は、ケーシング１に回転可能に支持されており、軸部１１０の中央部は、支持部材１４３によって支持されており、軸部１１０に撓みが生じるのが抑制されている。円板部１１２の周面には、ギア部１１２ａが形成されている。
【００２０】
要素間支持機構７０は、複数の凹部１２０ａを規定する環状部材１２０と、この凹部１２０ａ内に収納され、ウォームホイル３に向けて移動可能に設けられた移動部材４３と、この移動部材４３に嵌め込まれ、ターレット５０とウォームホイル３との間に配置されたボール（球状体）４２と、ボール４２および移動部材４３をウォームホイル３に向けて押圧可能な油圧機構（押圧機構）７１とを備えている。
【００２１】
この要素間支持機構７０によれば、油圧機構７１は、移動部材４３を介して、ボール４２をウォームホイル３に向けて変位させることができる。そのため、所望の径より小さなボール４２が採用されたとしても、油圧機構７１が移動部材４３を介してボール４２をウォームホイル３に向けて変位させて、ボール４２とカム溝４５との間に隙間が生じることを抑制することができる。これにより、ボール４２がカム溝４５内を良好に摺動することとなり、ガタ等の不具合の発生が抑制され、ウォームホイル３の回転運動をターレット５０に良好に伝達することができる。
【００２２】
図２に示されるように、複数の凹部１２０ａが等間隔に周方向に複数形成され、各凹部１２０ａ内に移動部材４３が設けられている。
【００２３】
図１において、油圧機構７１は、軸部１１０内に形成された給油管１１３と、この給油管１１３の端部に設けられた回転継手１４１と、この回転継手１４１を介して給油管１１３に接続されるパイプ１４０とを備えている。
【００２４】
給油管１１３は、軸部１１０の一方の端部から環状部材１２０が位置する部分に亘って延在する。そして、環状部材１２０に形成された各凹部１２０ａに達するように分岐する。このため、油（液体状の媒体）により、移動部材４３を介してボール４２をウォームホイル３に向けて変位させることができ、ボール４２をカム溝４５の内周面に当接させることができる。なお、本実施の形態１においては、油圧機構７１が採用されているが、これに限られず、たとえば、媒体として空気やガス（気体状の媒体）を用いた空圧、ガス圧機構であってもよい。
【００２５】
図３は、要素間支持機構７０を詳細に示す断面図である。この図３に示されるように、凹部１２０ａは、凹部１２０ａ２と、この凹部１２０ａ２より径方向外方に形成され、凹部１２０ａ２より大径に形成された環状凹部１２０ａ１とを備えている。
【００２６】
移動部材４３は、凹部１２０ａ２の内周面と摺接する大径部１２２と、この大径部１２２より小径に形成され、ウォームホイル３に向けて突出する小径部１２３とを備えている。小径部１２３のウォームホイル３側の端面には、窪み４４が形成されており、ボール４２が受け入れられている。窪み４４の内表面は、ゴッシクアーチ形状とされており、径ｒ２が、ボール４２の径ｒ１より大径に形成された円弧面を２つつなぎ合わせることにより構成されている。
【００２７】
このため、ボール４２と窪み４４との接触部分は、線接触することになり、ボール４２と窪み４４の内周面との間に隙間ができ、ボール４２と窪み４４の内周面との間に大きな摩擦が生じることを抑制することができる。
【００２８】
窪み４４の開口縁部には、ボール４２が窪み４４から脱落することを防止する脱落防止部材４１が設けられている。この脱落防止部材４１は、窪み４４の開口縁部に形成された環状溝部内に嵌め込まれたＣリング４１Ａ１と、このＣリング４１Ａ１に設けられた環状の突出部４１Ａ２とを備えている。
【００２９】
このため、ボール４２が装着された状態で、ターレット５０単体を装置から取り出すことができ、ターレット５０単体でボールの径の調整を行うことができる。
【００３０】
大径部１２２の軸方向の長さは、凹部１２０ａ２の深さより短く形成されており、大径部１２２は、凹部１２０ａ２内にて軸方向に変位可能とされている。凹部１２０ａ２には、給油管１１３が接続されており、凹部１２０ａ２の内周面と移動部材４３との間には、油（媒体）が貯留可能な給油室１２０ｄが形成されている。給油室１２０ｄ内に油が供給されることにより、移動部材４３がウォームホイル３に向けて押圧され、移動可能とされている。
【００３１】
このため、装着されたボール４２の径が所定の径より小さく、ボール４２とカム溝４５との間に隙間が生じるような場合においても、移動部材４３がウォームホイル３側に変位することにより、ボール４２をカム溝４５の内表面に接触させることができる。
【００３２】
さらに、装着されたボール４２の径が所定の径より大きい場合には、ボール４２とカム溝４５の内表面とが接触するように移動部材４３を後退させることにより、ボール４２をカム溝４５内に入れ込むことができる。
【００３３】
このように、ボール４２をウォームホイル３に向けて変位可能に設けられた移動部材４３によって、装着されたボール４２の径が多少所定の径とちがうものであっても、ボール４２をカム溝４５内に嵌め込むことができる。さらに、ボール４２をカム溝４５の内表面に押し付けることにより、ボール４２とカム溝４５との間の隙間をなくすことができ、ガタ等の不具合なく、ウォームホイル３からの駆動力をターレット５０に伝達することができる。
【００３４】
環状凹部１２０ａ１には、リング状のストッパ１２１が設けられている。ストッパ１２１の内径は、凹部１２０ａ２の径より小さく、ストッパ１２１は、凹部１２０ａの開口縁部から内径方向に突出している。
【００３５】
小径部１２３は、ストッパ１２１の中央部に形成された貫通孔内に挿入され、大径部１２２の上面とストッパ１２１の底面とが当接することにより、ストッパ１２１が移動部材４３を係止する。これにより、移動部材４３がウォームホイル３に向けて変位する最大移動距離を規定することができる。
【００３６】
環状凹部１２０ａ１の内周面には、ネジ部１２１ｂが形成されており、ストッパ１２１の周面には、このネジ部１２１ｂと螺合するネジ部１２１ａが形成されている。このため、ストッパ１２１は、回動されると、ウォームホイル３に向けて変位可能とされている。したがって、ストッパ１２１を回動することにより、ストッパ１２１と移動部材４３との係止位置を設定することができ、移動部材４３の最大変位量を調整することができる。
【００３７】
さらに、このストッパ１２１を環状部材１２０から着脱可能とすることにより、移動部材４３が経時的に劣化したとしても、当該移動部材４３のみを交換することができ、修理・修繕のコスト低減を図ることができる。
【００３８】
図１において、回転軸５には、環状の回動部材１５０が設けられており、この回動部材１５０の外周面には、ターレット５０に形成されたギア部１１２ａに対応するギア部１５０ａが形成されている。
【００３９】
このため、ウォームギア２がモータの駆動力によって回動して、ウォームホイル３およびターレット５０が回動すると、回転部材１５０も回動する。回動部材１５０が回動すると、この回動部材１５０と係合する回転軸５も回動する。このようにして、モータからの駆動力が回転軸５の回転力として伝達される。
【００４０】
回転軸５の端部には、工具マガジンに設置された工具と、主軸に装着された工具とを交換する図示されない工具交換アームが設けられている。この工具交換アームは、略長方形形状とされており、両端部側にて工具および工具ホルダを把持することができる工具把持部を備えており、中央部にて回転軸５に支持されている。
【００４１】
なお、第２駆動力伝達機構６５は、ウォームホイル３の回転運動を、回転軸５に形成された環状凹部１７から回転軸５に伝達する図示されない動力伝達部材を備えている。この動力伝達部材は、一方の端部側に設けられ、ウォームホイル３の側面に形成された図２に示す環状のカム溝８内を摺動するローラと、他方の端部側に設けられ、環状凹部１７内を摺動するローラと、中央部に形成された回転軸とを備えている。
【００４２】
そして、ウォームホイル３が回転すると、カム溝８内を摺動するローラの位置が変位して、動力伝達部材が回転軸を中心に回動する。そして、他方の端部に設けられ、環状凹部１７内に配置されたローラによって、回転軸５を軸方向に変位する。
【００４３】
上記のように構成された自動工具交換装置１００の動作について説明する。図１において、図示されない主軸に装着された工具と、工具マガジンに待機している交換する新たな工具とを交換する際、まず、工具交換アームは、退避位置から各工具に向けて回動する。
【００４４】
この回動工程において、油圧機構７１は、給油管１１３から油を供給して、ボール４２をウォームホイル３のカム溝４５に押し付ける。これにより、ターレット５０は、ウォームホイル３のカム溝４５に従って、正確に回動し、回転軸５も正確に回動する。
【００４５】
これにより、工具交換アームの位置を正確に制御することができ、主軸に装着された工具および工具マガジンにて待機している工具を正確に取りに行くことができる。
【００４６】
工具交換アームの工具把持部が各工具に位置すると、図示されないアンクランプ装置によって、主軸に装着された工具が取り外される。
【００４７】
このアンクランプ動作時には、主軸に大きな衝撃力が加えられるため、工具交換アームなどを介してボール４２に大きな応力が加えられないように、油圧機構７１によるボール４２の押圧力は低減される。
【００４８】
油圧機構７１からボール４２への押圧力が低減されると、図３において、ボール４２に大きな押圧力が加えられたときに、移動部材４３がウォームホイル３から退避するように変位して、ボール４２に加えられる応力を低減することができる。
【００４９】
このように、本実施の形態１に係る要素間支持機構７０によれば、選択的にボール４２への押圧力を調整することができ、ボール４２およびターレット５０に大きな応力がかかることを抑制することができる。
【００５０】
さらに、ボール４２に大きな応力が加えられると、ボール４２は、窪み４４内で回転して、加えられる応力を受け流し、ボール４２自体およびターレット５０に大きな応力が加えられることをさらに抑制することができる。これにより、ターレット５０などが損傷することを抑制することができる。
【００５１】
上記アンクランプ動作後には、油圧機構７１からの押圧力により、ボール４２をカム溝４５内に押し付ける。しかる後に、図１に示す第２駆動力伝達機構６５によって、回転軸５は、軸方向に変位させられ、工具交換アームは、主軸から工具を引き抜くと共に、工具マガジンに収納されている工具を取り出す。
【００５２】
そして、回転軸５が第１駆動力伝達機構６０によって回転させられ、工具交換アームも回転し、各工具が搬送される。そして、各工具が、主軸および工具マガジンの収納位置に正確に位置合わせされる。その後、回転軸５が軸方向に変位して、新たな工具が主軸に装着される。
【００５３】
（実施の形態２）
図４から図７を用いて、実施の形態２に係る要素間支持機構３７０およびこの要素間支持機構３７０を備えた油圧シリンダ（アクチュエータ）３００について説明する。なお、図１から図３に示された構成と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
図４は、本実施の形態２に係る油圧シリンダ３００の断面図である。この図４に示されるように、油圧シリンダ３００は、有底円筒状に形成された筐体（第１機械要素）３４０と、この筐体３４０内に設けられたピストン（第２機械要素）３１１と、筐体３４０に設けられた要素間支持機構３７０とを備えている。
【００５５】
筐体３４０内は、ピストン３１１によって、油を収納可能な給油室３０３と、給油室３１３とに規定されている。各給油室３０３、３１３には、給油管３０４、３１４が接続されている。
【００５６】
ピストン３１１は、筐体３４０内を給油室３０３と給油室３１３とに区分する閉塞部材３０２と、この閉塞部材３０２に接続され、表面にカム溝３０５が形成されたカム部３２４と、このカム部３２４に連設された出力軸３０１とを備えている。
【００５７】
要素間支持機構３７０は、カム溝３０５内に入り込みピストン３１１を支持するボール３０９を備えている。
【００５８】
図５は、図４のＶ−Ｖ線における断面図である。この図５に示されるように、要素間支持機構３７０は、ピストン３１１の周方向に沿って複数配置されている。
【００５９】
図６は、要素間支持機構３７０の詳細を示す断面図である。この図６に示されるように、要素間支持機構３７０は、筐体３４０の内周面に形成された凹部３０８内に嵌め込まれた移動部材３０７と、移動部材３０７に形成された窪み３２１内に嵌め込まれたボール３０９と、このボール３０９内に装着されたボール３０９と、油圧機構３３０とを備えている。
【００６０】
移動部材３０７は、凹部３０８内にて摺動可能に設けられている。そして、移動部材３０７が変位することにより凹部３０８の内表面から離間する背面３０７ａと、凹部３０８の内表面とによって、給油室３２５が規定されている。この給油室３２５には、油圧機構３３０に設けられた給油管３０６が接続されている。このため、給油室３２５内に油が供給されることにより、移動部材３０７は、ピストン３１１に向けて進出可能とされており、給油室３２５から油を抜くことにより、後退させることができる。
【００６１】
窪み３２０の内表面とボール３０９の外表面との間には、複数の小ボール（小球状体）３２０が複数収納されている。
【００６２】
この小ボール３２０の径は、ボール３０９の径より小径に形成されており、小ボール３２０の外表面は、ボール３０９または窪み３２１の内表面の少なくとも一方と接触している。
【００６３】
ボール３０９は、小ボール３２０と複数の位置で接触している。そして、小ボール３２０は、ボール３０９の動きに従って回転するため、小ボール３２０とボール３０９との間に生じる摩擦は、ボール３０９が直接窪み３２１の内表面と接触して、ボール３０９と窪み３２１との間に生じる摩擦より低減されている。このため、窪み３２１内でボール３０９は、良好に回転や滑ることができる。
【００６４】
窪み３２１の開口縁部には、脱落防止部材３１２が設けられており、この脱落防止部材３１２によって、ボール３０９と窪み３２１の内周面との間に形成される収納空間の開口端部が閉塞され、小ボール３２０の脱落が防止されている。
【００６５】
移動部材３０７の底面３０７ａと、凹部３０８の内表面との間には、給油室３２５が形成されており、油圧機構３３０は、給油室３２５に接続された給油管３０６を備えている。
【００６６】
上記のように構成された油圧シリンダ３００の動作について説明する。
例えば、ピストン３１１が退避した状態から、図４に示すように、ピストン３１１を下方に向けて進出させるには、まず、給油管３１４から給油室３１３内に油が供給される。
【００６７】
給油室３１３内に油が供給されると、ピストン３１１は下方に押圧され、下方に向けて進出する。この際、ボール３０９は、カム溝３０５内に嵌め込まれており、ピストン３１１は、カム溝３０５によって案内される。
【００６８】
本実施の形態２に係る油圧シリンダ３００においては、カム溝３０５は、軸方向に沿って延在する部分と、軸方向に向かうに従って周方向に延在する部分とを備えている。このため、周方向に延在する部分にボール３０９が差し掛かると、ピストン３１１は下方に変位しつつも、周方向に回転する。
【００６９】
この際、ボール３０９は、複数の小ボール３２０によって支持されているので、大きな摩擦を生じることなく、カム溝３０５の形状の変化に追従して、ボール３０９の回転方向や滑りの方向を変更させることができる。
【００７０】
このため、ボール３０９とカム溝３０５との間にも摩擦が生じ難く、ピストン３１１を滑らかに案内することができる。このようにして、ピストン３１１は、図４に示すように外方に向けて進出する。
【００７１】
なお、本実施の形態２に係る要素間支持機構３７０においては、移動部材３０７がピストン３１１に向けて変位可能とされている。このため、ボール３０９の径が正確に設定されていない場合においても、ボール３０９をカム溝３０５に押圧させて、ピストン３１１や筐体３４０にガタや振動の発生を抑制することができ、さらに、摩擦の低減を図ることができる。
【００７２】
さらに、移動部材３０７を後退させることにより、所定の径より大きなボール３０９が装着されたとしても、ボール３０９をカム溝３０５内に嵌め込むことができる。すなわち、本実施の形態２に係る要素間支持機構３７０は、上記実施の形態１に係る要素支機構と同様の作用・効果を得ることができる。好ましくは、上記実施の形態１と同様に、脱落防止部材３１２を移動部材３０７に対して着脱可能とする。
【００７３】
本実施の形態２に係る油圧シリンダ３００は、筐体３４０側に要素間支持機構３７０を設けているが、これに限られず、ピストン側に設けても良い。
【００７４】
（実施の形態３）
図７は、本実施の形態３に係るアクチュエータ３５０を示す断面図である。この図７に示されるように、アクチュエータ３５０は、筐体３５１と、筐体３５１内に設けられた出力軸３５２と、筐体３５１内に配置され、出力軸３５２の周囲に配置された筒体３８０と、出力軸３５２に設けられた要素間支持機構３７０とを備えている。
【００７５】
筒体３８０は、中空円柱状に形成されており、軸方向に対向配置された一対の規定壁部３６１、３６３と、この規定壁部３６１、３６３の外周縁部に形成された中空状の胴体部３６２とを備えている。
【００７６】
規定壁部３６３は、筐体３５１の内壁面と協働して、筐体３５１内に給油室３６５を規定し、規定壁部３６１も同様に給油室３６０を規定する。そして、給油室３６５には、給油管３７１が接続されており、給油室３６０には、給油管３７２が接続されている。
【００７７】
このため、給油室３６５または給油室３６０内に油を供給することにより、筒体３８０を軸方向に変位させることができる。なお、筒体３８０が周方向に回転することを抑制するために、ストッパ３９０が筐体３５１の内壁面に設けられている。
【００７８】
筒体３８０の内壁面には、軸方向に向かうに従って、周方向に延在するカム溝３６２が形成されている。
【００７９】
出力軸３５２は、筒体３８０に挿入され、両端部が筐体３５１に回転可能に支持された軸部３５６と、筒体３８０内に位置する軸部３５６に設けられた要素間支持機構３７０とを備えている。
【００８０】
要素間支持機構３７０は、複数の凹部３０８が形成された環状部材３５３と、凹部３０８内に移動可能に設けられた移動部材３０７と、この移動部材３０７の端面に形成された窪み３２１内に装着されたボール３０９と、油圧機構とを備えている。
【００８１】
油圧機構は、軸部３５６内に形成され、軸部３５６の端部から環状部材３５３が位置する部分にまで延在し、各凹部３２１に向けて分岐する給油管３５４を備えており、凹部３０８と移動部材３０７との間に油を供給することにより、移動部材３０７を変位させることができる。ボール３０９は、カム溝３６２と係合し、筒体３８０を支持している。なお、本実施の形態３においても、要素間支持機構３７０は、複数の小ボールをボール３０９と窪み３２１との間に備えている。
【００８２】
上記のように構成されたアクチュエータ３５０の動作について説明する。図７に示された状態から、給油室３６５内に油が供給されると、筒体３８０が軸方向に変位する。この際、カム溝３６２にボール３０９がはめ込まれており、筒体３８０の周方向の変位が抑制されているため、軸部３５６が回転する。
【００８３】
油圧機構によって、ボール３０９を、筒体３６２の径方向に向けて変位させることができるため、ボール３０９をカム溝３６２ａの表面に押圧させることができ、ガタ、過大な摩擦を生じさせることなく、良好にボール３０９をカム溝３６２ａ内を摺動させることができる。
【００８４】
すなわち、本実施の形態３に係る要素間支持機構は、上記実施の形態２に係る要素間支持機構と同様に構成されているため、上記実施の形態２と同様の作用・効果を得ることができる。
【００８５】
（実施の形態４）
図８および図９を用いて、本実施の形態４に係るテーブル搬送装置４００について説明する。図８は、本実施の形態４に係るテーブル搬送装置４００の要部を示す断面図である。
【００８６】
この図８に示されるように、テーブル搬送装置４００は、モータなどの駆動源４０１と、外表面に螺旋状に延在するカム溝４０８が形成された回転軸４０５と、この回転軸４０５に設けられ、図示されないテーブルを支持するテーブル支持部４０３と、このテーブル支持部４０３に設けられた要素間支持機構３７０とを備えている。
【００８７】
駆動源４０１の出力軸と回転軸４０５との間には、出力軸からの動力を回転軸４０５に伝達する駆動力伝達機構４０２が設けられている。
【００８８】
要素間支持機構３７０は、テーブル支持部４０３に形成された凹部３０８と、この凹部３０８内に移動可能に装着された移動部材３０７と、移動部材３０７の端面に形成された窪みに装着されたボール３０９と、移動部材３０７を介してボール３０９を押圧する油圧機構とを備えている。
【００８９】
油圧機構は、テーブル支持部４０３内に形成され、各凹部３０８と移動部材３０７との間に油を供給する給油管４０９を備えている。
【００９０】
図９は、図８に示すＩＸ−ＩＸ線における断面図である。この図９に示されるように、要素間支持機構３７０は、回転軸４０５の周方向に複数配置されている。
【００９１】
ボール３０９は、移動部材３０７の端面に形成された窪み３２１に装着されており、脱落防止部材３１２によって、窪み３２１内に保持されている。
【００９２】
また、凹部３２１の内表面とボール３０９との間には、複数の小ボール３２０が配置されている。すなわち、本実施の形態４に係る要素間支持機構３７０は、上記実施の形態２、３に係る要素間支持機構３７０と同様に構成されている。
【００９３】
このように構成されたテーブル搬送装置４００について説明する。駆動源４０１の出力軸からの動力が、駆動力伝達機構４０２によって、回転軸４０５に伝達され、回転軸４０５が回転する。
【００９４】
回転軸４０５が回転すると、テーブル支持部４０３が回転軸４０５の軸方向に変位する。この際、ボール３０９は、窪み３２１内で良好に回転または滑ることができるので、カム溝４０８とボール３０９との間で大きな摩擦が生じることを抑制することができる。さらに、油圧機構によって、移動部材３０７をカム溝４０８の内表面に押圧することができるので、ガタの発生を抑制することができる。
【００９５】
このため、テーブルを正確に搬送することができ、さらに、位置制御の正確性が高くないときには、油圧機構によるボール３０９を弱めることにより、さらにボール３０９とカム溝４０８との間の摩擦を低減することができ、高速搬送することができる。
【００９６】
なお、本実施の形態４に係る要素間支持機構は、上記実施の形態２、３に係る要素間支持機構と同様に構成されているため、上記実施の形態２、３に係る要素間支持機構と同様の作用・効果を得ることができる。
【００９７】
本実施の形態４に係るテーブル搬送装置４００においては、回転軸４０５に螺旋状のカム溝４０８が形成された例について説明したが、図１０および図１１に示されるように、軸方向に沿って延在するカム溝であってもよい。
【００９８】
図１０は、本実施の形態４に係るテーブル搬送装置の変形例を示す断面図であり、図１１は、図１０に示すＸＩ−ＸＩ線における断面図である。
【００９９】
この図１０、図１１に示されるように、このテーブル搬送装置５００は、軸方向に直線状に延在するカム溝４０８が形成された軸部５０１と、この軸部５０１に沿って移動するテーブル支持部材５０２と、テーブル支持部材５０２と軸部５０１との間に設けられた要素間支持機構３７０とを備えている。
【０１００】
このテーブル搬送装置５００においても、ボール３０９をカム溝４０８に向けて変位可能とされているので、所定の径と異なる径のボール３０９が装着されたとしても、ボール３０９をカム溝４０８の表面に押圧することにより、ガタ等の不具合なく、テーブル支持部材５０２を移動させることができる。
【０１０１】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１０２】
また、上記実施の形態１から実施の形態４においては、自動工具交換装置、アクチュエータおよび搬送装置に適用した例について説明したが、これに限られず、一方が他方に対して移動可能とされた機械要素間を有機的に接続する機構であれば、本発明を適用するこ
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、要素間支持機構であって、特に機械要素間を有機的に結合する要素間支持機構、および、この要素間支持機構を備えた自動工具交換装置、アクチュエータ、搬送装置等の機械装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】実施の形態１に係る自動工具交換装置の断面図である。
【図２】図１に示されたＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】要素間支持機構を詳細に示す断面図である。
【図４】実施の形態２に係る油圧シリンダの断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線における断面図である。
【図６】要素間支持機構の詳細を示す断面図である。
【図７】実施の形態３に係るアクチュエータを示す断面図である。
【図８】実施の形態４に係るテーブル搬送装置の要部を示す断面図である。
【図９】図８に示すＩＸ−ＩＸ線における断面図である。
【図１０】実施の形態４に係るテーブル搬送装置の変形例を示す断面図である。
【図１１】図１０に示すＸＩ−ＸＩ線における断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１ ケーシング、３ ウォームホイル、５ 回転軸、８ カム溝、１２ 回転軸、１７ 環状凹部、４１Ａ１ リング、４１Ａ２ 突出部、４１ 脱落防止部材、４２ ボール、４３ 移動部材、４５ カム溝、５０ ターレット、６０，６５ 駆動力伝達機構、７０ 要素間支持機構、７１ 油圧機構、１００ 自動工具交換装置、３００ 油圧シリンダ、３２０ 小ボール、３５０ アクチュエータ、４００，５００ テーブル搬送装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、要素間支持機構、特に、機械要素間に設けられ、機械要素を支持する要素間支持機構、この要素間支持機構を備えた自動工具交換装置、搬送装置およびアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＡＴＣ（automatic tool changer）、テーブル搬送ユニット、アクチュエータ等の機械装置は、複数の機械要素が要素間支持機構を介して有機的に結合されることにより構成されている。
【０００３】
この要素間支持機構は、一般的に、一方の機械要素に設けられ、他方の機械要素と接触することにより、一方の機械要素と他方の機械要素との間に機械的な関係を持たせている。このような要素間支持機構としては、例えば、ギア機構やカム機構等が良く知られている。
【０００４】
要素間支持機構は、接触する機械要素との間に生じる摩擦やガタ等の不具合の生じさせることなく、機械要素間を結合する必要がある。
【０００５】
このため従来から、機械要素との接触部分にボール等の球状体や、ローラなどの筒状体を採用し、摩擦等の低減が図られている。
【０００６】
一方の機械要素からの動力を他方の機械要素に伝達する駆動力伝達機構において、機械要素との接触箇所にボールが採用された機構として、例えば、特開平８−１５９２３３号公報に記載された間欠回転装置がある。
【０００７】
この間欠回転装置において、要素間支持機構は、出力軸に設けられ、出力軸に形成されたボールベアリング保持穴と、ボールベアリング保持穴に装着されたボールベアリングと、ボールベアリング保持穴内にボールベアリングを保持するための押え板とを備えている。
【０００８】
そして、入力軸が回転する一方で、入力軸に形成されたカム溝内をボールベアリングが滑動することにより、出力軸が回転する。
【特許文献１】特開平８−１５９２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように機械要素との接触箇所にボールが採用された要素間支持機構においては、ボールと接触面とを良好に接触させてガタ等の不具合の発生を防止するために、正確にボールの径を調整する必要がある。その一方で、市販されているボールの径の種類には、限りがあり、ボールの径を調整しようとしても、限度がある。
【００１０】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、径の種類が限られた市販のボールを用いても、ガタ等の不具合を抑制することができる要素間支持機構を提供すると共に、この要素間支持機構を備えた自動工具交換装置、搬送装置およびアクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る要素間支持機構は、一方が他方に対して可動である第１要素と第２要素との間に装着され、第１要素を支持可能な球状体と、第１要素に向けて、球状体を押圧可能な押圧手段とを備える。好ましくは、上記球状体を着脱可能に、第２要素に装着する。好ましくは、上記第２要素に形成され、球状体を回転可能に受け入れる窪みと、第２要素に着脱可能に設けられ、球状体の一部を露出すると共に、窪みからの球状体の脱落を防止可能な脱落防止部材とをさらに備える。好ましくは、上記球状体を回転可能に受け入れる窪みが形成されると共に、第２要素に設けられ、押圧手段からの押圧力によって第１要素に向けて変位可能とされた移動部材と、第１要素に向けて位置調整可能に第２要素に設けられ、移動部材を係止して該移動部材の最大変位量を調整可能なストッパとを備える。
【００１２】
好ましくは、上記窪み内に設けられ、窪みの内表面と球状体の外表面との少なくとも一方に接し、球状体より小径に形成された複数の小球状体をさらに備える。
【００１３】
本発明に係る自動工具交換装置は、上記要素間支持機構を備える。本発明に係る搬送装置は、上記要素間支持機構を備える。本発明に係るアクチュエータは、上記要素間支持機構を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る要素間支持機構は、ボールの径が正確に調整されず、ボールと機械要素との間に隙間が生じたとしても、ボールを機械要素に向けて押圧することができるので、ガタ等の不具合を生じさせることなく、機械要素同士を有機的に結合することができる。また、本発明に係る工具交換装置、搬送装置、アクチュエータにおいても、同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
図１から図３を用いて、本実施の形態１に係る要素間支持機構７０およびこの要素間支持機構７０を備えた自動工具交換装置１００について説明する。
【００１６】
図１は、本実施の形態１に係る自動工具交換装置１００の断面図であり、図２は、図１に示されたＩＩ−ＩＩ線における断面図である。図１に示されるように、自動工具交換装置１００は、図示されないモータ（駆動源）の出力軸からの駆動力を回転軸５に伝達して、回転軸５を回転させる第１駆動力伝達機構６０と、出力軸からの駆動力を回転軸５に伝達して、回転軸５を軸方向に駆動する第２駆動力伝達機構６５とを備えている。
【００１７】
第１駆動力伝達機構６０は、ケーシング１内に設けられ、回転軸１２に固設された円盤状のウォームホイル（第１機械要素）３と、ケーシング１に回動可能に設けられたウォームギア２と、回転可能に設けられたターレット（第２機械要素）５０と、このターレット５０に設けられ、ウォームホイル３の駆動力をターレット５０に伝達する要素間支持機構７０とを備えている。ウォームホイル３は、円形の側面と、両側面間に位置する周面と、周面に形成されたカム溝４５とを備えている。ウォームギア２は、図示されないモータ等の駆動源によって回動させられ、このウォームギア２の先端部には、ウォームホイル３の周面に形成されたギアと噛合するギア２ａが形成されている。このため、ウォームギア２が回動することにより、ウォームホイル３が回転軸１２を中心として回転する。
【００１８】
ターレット５０は、回転軸１２と交差する方向に延在する軸部１１０と、軸部１１０の一方の端部に形成された円板部１１２とを備えており、回転軸１２と交差するように配置されている。
【００１９】
軸部１１０の両端部は、ケーシング１に回転可能に支持されており、軸部１１０の中央部は、支持部材１４３によって支持されており、軸部１１０に撓みが生じるのが抑制されている。円板部１１２の周面には、ギア部１１２ａが形成されている。
【００２０】
要素間支持機構７０は、複数の凹部１２０ａを規定する環状部材１２０と、この凹部１２０ａ内に収納され、ウォームホイル３に向けて移動可能に設けられた移動部材４３と、この移動部材４３に嵌め込まれ、ターレット５０とウォームホイル３との間に配置されたボール（球状体）４２と、ボール４２および移動部材４３をウォームホイル３に向けて押圧可能な油圧機構（押圧機構）７１とを備えている。
【００２１】
この要素間支持機構７０によれば、油圧機構７１は、移動部材４３を介して、ボール４２をウォームホイル３に向けて変位させることができる。そのため、所望の径より小さなボール４２が採用されたとしても、油圧機構７１が移動部材４３を介してボール４２をウォームホイル３に向けて変位させて、ボール４２とカム溝４５との間に隙間が生じることを抑制することができる。これにより、ボール４２がカム溝４５内を良好に摺動することとなり、ガタ等の不具合の発生が抑制され、ウォームホイル３の回転運動をターレット５０に良好に伝達することができる。
【００２２】
図２に示されるように、複数の凹部１２０ａが等間隔に周方向に複数形成され、各凹部１２０ａ内に移動部材４３が設けられている。
【００２３】
図１において、油圧機構７１は、軸部１１０内に形成された給油管１１３と、この給油管１１３の端部に設けられた回転継手１４１と、この回転継手１４１を介して給油管１１３に接続されるパイプ１４０とを備えている。
【００２４】
給油管１１３は、軸部１１０の一方の端部から環状部材１２０が位置する部分に亘って延在する。そして、環状部材１２０に形成された各凹部１２０ａに達するように分岐する。このため、油（液体状の媒体）により、移動部材４３を介してボール４２をウォームホイル３に向けて変位させることができ、ボール４２をカム溝４５の内周面に当接させることができる。なお、本実施の形態１においては、油圧機構７１が採用されているが、これに限られず、たとえば、媒体として空気やガス（気体状の媒体）を用いた空圧、ガス圧機構であってもよい。
【００２５】
図３は、要素間支持機構７０を詳細に示す断面図である。この図３に示されるように、凹部１２０ａは、凹部１２０ａ２と、この凹部１２０ａ２より径方向外方に形成され、凹部１２０ａ２より大径に形成された環状凹部１２０ａ１とを備えている。
【００２６】
移動部材４３は、凹部１２０ａ２の内周面と摺接する大径部１２２と、この大径部１２２より小径に形成され、ウォームホイル３に向けて突出する小径部１２３とを備えている。小径部１２３のウォームホイル３側の端面には、窪み４４が形成されており、ボール４２が受け入れられている。窪み４４の内表面は、ゴッシクアーチ形状とされており、径ｒ２が、ボール４２の径ｒ１より大径に形成された円弧面を２つつなぎ合わせることにより構成されている。
【００２７】
このため、ボール４２と窪み４４との接触部分は、線接触することになり、ボール４２と窪み４４の内周面との間に隙間ができ、ボール４２と窪み４４の内周面との間に大きな摩擦が生じることを抑制することができる。
【００２８】
窪み４４の開口縁部には、ボール４２が窪み４４から脱落することを防止する脱落防止部材４１が設けられている。この脱落防止部材４１は、窪み４４の開口縁部に形成された環状溝部内に嵌め込まれたＣリング４１Ａ１と、このＣリング４１Ａ１に設けられた環状の突出部４１Ａ２とを備えている。
【００２９】
このため、ボール４２が装着された状態で、ターレット５０単体を装置から取り出すことができ、ターレット５０単体でボールの径の調整を行うことができる。
【００３０】
大径部１２２の軸方向の長さは、凹部１２０ａ２の深さより短く形成されており、大径部１２２は、凹部１２０ａ２内にて軸方向に変位可能とされている。凹部１２０ａ２には、給油管１１３が接続されており、凹部１２０ａ２の内周面と移動部材４３との間には、油（媒体）が貯留可能な給油室１２０ｄが形成されている。給油室１２０ｄ内に油が供給されることにより、移動部材４３がウォームホイル３に向けて押圧され、移動可能とされている。
【００３１】
このため、装着されたボール４２の径が所定の径より小さく、ボール４２とカム溝４５との間に隙間が生じるような場合においても、移動部材４３がウォームホイル３側に変位することにより、ボール４２をカム溝４５の内表面に接触させることができる。
【００３２】
さらに、装着されたボール４２の径が所定の径より大きい場合には、ボール４２とカム溝４５の内表面とが接触するように移動部材４３を後退させることにより、ボール４２をカム溝４５内に入れ込むことができる。
【００３３】
このように、ボール４２をウォームホイル３に向けて変位可能に設けられた移動部材４３によって、装着されたボール４２の径が多少所定の径とちがうものであっても、ボール４２をカム溝４５内に嵌め込むことができる。さらに、ボール４２をカム溝４５の内表面に押し付けることにより、ボール４２とカム溝４５との間の隙間をなくすことができ、ガタ等の不具合なく、ウォームホイル３からの駆動力をターレット５０に伝達することができる。
【００３４】
環状凹部１２０ａ１には、リング状のストッパ１２１が設けられている。ストッパ１２１の内径は、凹部１２０ａ２の径より小さく、ストッパ１２１は、凹部１２０ａの開口縁部から内径方向に突出している。
【００３５】
小径部１２３は、ストッパ１２１の中央部に形成された貫通孔内に挿入され、大径部１２２の上面とストッパ１２１の底面とが当接することにより、ストッパ１２１が移動部材４３を係止する。これにより、移動部材４３がウォームホイル３に向けて変位する最大移動距離を規定することができる。
【００３６】
環状凹部１２０ａ１の内周面には、ネジ部１２１ｂが形成されており、ストッパ１２１の周面には、このネジ部１２１ｂと螺合するネジ部１２１ａが形成されている。このため、ストッパ１２１は、回動されると、ウォームホイル３に向けて変位可能とされている。したがって、ストッパ１２１を回動することにより、ストッパ１２１と移動部材４３との係止位置を設定することができ、移動部材４３の最大変位量を調整することができる。
【００３７】
さらに、このストッパ１２１を環状部材１２０から着脱可能とすることにより、移動部材４３が経時的に劣化したとしても、当該移動部材４３のみを交換することができ、修理・修繕のコスト低減を図ることができる。
【００３８】
図１において、回転軸５には、環状の回動部材１５０が設けられており、この回動部材１５０の外周面には、ターレット５０に形成されたギア部１１２ａに対応するギア部１５０ａが形成されている。
【００３９】
このため、ウォームギア２がモータの駆動力によって回動して、ウォームホイル３およびターレット５０が回動すると、回転部材１５０も回動する。回動部材１５０が回動すると、この回動部材１５０と係合する回転軸５も回動する。このようにして、モータからの駆動力が回転軸５の回転力として伝達される。
【００４０】
回転軸５の端部には、工具マガジンに設置された工具と、主軸に装着された工具とを交換する図示されない工具交換アームが設けられている。この工具交換アームは、略長方形形状とされており、両端部側にて工具および工具ホルダを把持することができる工具把持部を備えており、中央部にて回転軸５に支持されている。
【００４１】
なお、第２駆動力伝達機構６５は、ウォームホイル３の回転運動を、回転軸５に形成された環状凹部１７から回転軸５に伝達する図示されない動力伝達部材を備えている。この動力伝達部材は、一方の端部側に設けられ、ウォームホイル３の側面に形成された図２に示す環状のカム溝８内を摺動するローラと、他方の端部側に設けられ、環状凹部１７内を摺動するローラと、中央部に形成された回転軸とを備えている。
【００４２】
そして、ウォームホイル３が回転すると、カム溝８内を摺動するローラの位置が変位して、動力伝達部材が回転軸を中心に回動する。そして、他方の端部に設けられ、環状凹部１７内に配置されたローラによって、回転軸５を軸方向に変位する。
【００４３】
上記のように構成された自動工具交換装置１００の動作について説明する。図１において、図示されない主軸に装着された工具と、工具マガジンに待機している交換する新たな工具とを交換する際、まず、工具交換アームは、退避位置から各工具に向けて回動する。
【００４４】
この回動工程において、油圧機構７１は、給油管１１３から油を供給して、ボール４２をウォームホイル３のカム溝４５に押し付ける。これにより、ターレット５０は、ウォームホイル３のカム溝４５に従って、正確に回動し、回転軸５も正確に回動する。
【００４５】
これにより、工具交換アームの位置を正確に制御することができ、主軸に装着された工具および工具マガジンにて待機している工具を正確に取りに行くことができる。
【００４６】
工具交換アームの工具把持部が各工具に位置すると、図示されないアンクランプ装置によって、主軸に装着された工具が取り外される。
【００４７】
このアンクランプ動作時には、主軸に大きな衝撃力が加えられるため、工具交換アームなどを介してボール４２に大きな応力が加えられないように、油圧機構７１によるボール４２の押圧力は低減される。
【００４８】
油圧機構７１からボール４２への押圧力が低減されると、図３において、ボール４２に大きな押圧力が加えられたときに、移動部材４３がウォームホイル３から退避するように変位して、ボール４２に加えられる応力を低減することができる。
【００４９】
このように、本実施の形態１に係る要素間支持機構７０によれば、選択的にボール４２への押圧力を調整することができ、ボール４２およびターレット５０に大きな応力がかかることを抑制することができる。
【００５０】
さらに、ボール４２に大きな応力が加えられると、ボール４２は、窪み４４内で回転して、加えられる応力を受け流し、ボール４２自体およびターレット５０に大きな応力が加えられることをさらに抑制することができる。これにより、ターレット５０などが損傷することを抑制することができる。
【００５１】
上記アンクランプ動作後には、油圧機構７１からの押圧力により、ボール４２をカム溝４５内に押し付ける。しかる後に、図１に示す第２駆動力伝達機構６５によって、回転軸５は、軸方向に変位させられ、工具交換アームは、主軸から工具を引き抜くと共に、工具マガジンに収納されている工具を取り出す。
【００５２】
そして、回転軸５が第１駆動力伝達機構６０によって回転させられ、工具交換アームも回転し、各工具が搬送される。そして、各工具が、主軸および工具マガジンの収納位置に正確に位置合わせされる。その後、回転軸５が軸方向に変位して、新たな工具が主軸に装着される。
【００５３】
（実施の形態２）
図４から図７を用いて、実施の形態２に係る要素間支持機構３７０およびこの要素間支持機構３７０を備えた油圧シリンダ（アクチュエータ）３００について説明する。なお、図１から図３に示された構成と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
図４は、本実施の形態２に係る油圧シリンダ３００の断面図である。この図４に示されるように、油圧シリンダ３００は、有底円筒状に形成された筐体（第１機械要素）３４０と、この筐体３４０内に設けられたピストン（第２機械要素）３１１と、筐体３４０に設けられた要素間支持機構３７０とを備えている。
【００５５】
筐体３４０内は、ピストン３１１によって、油を収納可能な給油室３０３と、給油室３１３とに規定されている。各給油室３０３、３１３には、給油管３０４、３１４が接続されている。
【００５６】
ピストン３１１は、筐体３４０内を給油室３０３と給油室３１３とに区分する閉塞部材３０２と、この閉塞部材３０２に接続され、表面にカム溝３０５が形成されたカム部３２４と、このカム部３２４に連設された出力軸３０１とを備えている。
【００５７】
要素間支持機構３７０は、カム溝３０５内に入り込みピストン３１１を支持するボール３０９を備えている。
【００５８】
図５は、図４のＶ−Ｖ線における断面図である。この図５に示されるように、要素間支持機構３７０は、ピストン３１１の周方向に沿って複数配置されている。
【００５９】
図６は、要素間支持機構３７０の詳細を示す断面図である。この図６に示されるように、要素間支持機構３７０は、筐体３４０の内周面に形成された凹部３０８内に嵌め込まれた移動部材３０７と、移動部材３０７に形成された窪み３２１内に嵌め込まれたボール３０９と、このボール３０９内に装着されたボール３０９と、油圧機構３３０とを備えている。
【００６０】
移動部材３０７は、凹部３０８内にて摺動可能に設けられている。そして、移動部材３０７が変位することにより凹部３０８の内表面から離間する背面３０７ａと、凹部３０８の内表面とによって、給油室３２５が規定されている。この給油室３２５には、油圧機構３３０に設けられた給油管３０６が接続されている。このため、給油室３２５内に油が供給されることにより、移動部材３０７は、ピストン３１１に向けて進出可能とされており、給油室３２５から油を抜くことにより、後退させることができる。
【００６１】
窪み３２０の内表面とボール３０９の外表面との間には、複数の小ボール（小球状体）３２０が複数収納されている。
【００６２】
この小ボール３２０の径は、ボール３０９の径より小径に形成されており、小ボール３２０の外表面は、ボール３０９または窪み３２１の内表面の少なくとも一方と接触している。
【００６３】
ボール３０９は、小ボール３２０と複数の位置で接触している。そして、小ボール３２０は、ボール３０９の動きに従って回転するため、小ボール３２０とボール３０９との間に生じる摩擦は、ボール３０９が直接窪み３２１の内表面と接触して、ボール３０９と窪み３２１との間に生じる摩擦より低減されている。このため、窪み３２１内でボール３０９は、良好に回転や滑ることができる。
【００６４】
窪み３２１の開口縁部には、脱落防止部材３１２が設けられており、この脱落防止部材３１２によって、ボール３０９と窪み３２１の内周面との間に形成される収納空間の開口端部が閉塞され、小ボール３２０の脱落が防止されている。
【００６５】
移動部材３０７の底面３０７ａと、凹部３０８の内表面との間には、給油室３２５が形成されており、油圧機構３３０は、給油室３２５に接続された給油管３０６を備えている。
【００６６】
上記のように構成された油圧シリンダ３００の動作について説明する。
例えば、ピストン３１１が退避した状態から、図４に示すように、ピストン３１１を下方に向けて進出させるには、まず、給油管３１４から給油室３１３内に油が供給される。
【００６７】
給油室３１３内に油が供給されると、ピストン３１１は下方に押圧され、下方に向けて進出する。この際、ボール３０９は、カム溝３０５内に嵌め込まれており、ピストン３１１は、カム溝３０５によって案内される。
【００６８】
本実施の形態２に係る油圧シリンダ３００においては、カム溝３０５は、軸方向に沿って延在する部分と、軸方向に向かうに従って周方向に延在する部分とを備えている。このため、周方向に延在する部分にボール３０９が差し掛かると、ピストン３１１は下方に変位しつつも、周方向に回転する。
【００６９】
この際、ボール３０９は、複数の小ボール３２０によって支持されているので、大きな摩擦を生じることなく、カム溝３０５の形状の変化に追従して、ボール３０９の回転方向や滑りの方向を変更させることができる。
【００７０】
このため、ボール３０９とカム溝３０５との間にも摩擦が生じ難く、ピストン３１１を滑らかに案内することができる。このようにして、ピストン３１１は、図４に示すように外方に向けて進出する。
【００７１】
なお、本実施の形態２に係る要素間支持機構３７０においては、移動部材３０７がピストン３１１に向けて変位可能とされている。このため、ボール３０９の径が正確に設定されていない場合においても、ボール３０９をカム溝３０５に押圧させて、ピストン３１１や筐体３４０にガタや振動の発生を抑制することができ、さらに、摩擦の低減を図ることができる。
【００７２】
さらに、移動部材３０７を後退させることにより、所定の径より大きなボール３０９が装着されたとしても、ボール３０９をカム溝３０５内に嵌め込むことができる。すなわち、本実施の形態２に係る要素間支持機構３７０は、上記実施の形態１に係る要素支機構と同様の作用・効果を得ることができる。好ましくは、上記実施の形態１と同様に、脱落防止部材３１２を移動部材３０７に対して着脱可能とする。
【００７３】
本実施の形態２に係る油圧シリンダ３００は、筐体３４０側に要素間支持機構３７０を設けているが、これに限られず、ピストン側に設けても良い。
【００７４】
（実施の形態３）
図７は、本実施の形態３に係るアクチュエータ３５０を示す断面図である。この図７に示されるように、アクチュエータ３５０は、筐体３５１と、筐体３５１内に設けられた出力軸３５２と、筐体３５１内に配置され、出力軸３５２の周囲に配置された筒体３８０と、出力軸３５２に設けられた要素間支持機構３７０とを備えている。
【００７５】
筒体３８０は、中空円柱状に形成されており、軸方向に対向配置された一対の規定壁部３６１、３６３と、この規定壁部３６１、３６３の外周縁部に形成された中空状の胴体部３６２とを備えている。
【００７６】
規定壁部３６３は、筐体３５１の内壁面と協働して、筐体３５１内に給油室３６５を規定し、規定壁部３６１も同様に給油室３６０を規定する。そして、給油室３６５には、給油管３７１が接続されており、給油室３６０には、給油管３７２が接続されている。
【００７７】
このため、給油室３６５または給油室３６０内に油を供給することにより、筒体３８０を軸方向に変位させることができる。なお、筒体３８０が周方向に回転することを抑制するために、ストッパ３９０が筐体３５１の内壁面に設けられている。
【００７８】
筒体３８０の内壁面には、軸方向に向かうに従って、周方向に延在するカム溝３６２が形成されている。
【００７９】
出力軸３５２は、筒体３８０に挿入され、両端部が筐体３５１に回転可能に支持された軸部３５６と、筒体３８０内に位置する軸部３５６に設けられた要素間支持機構３７０とを備えている。
【００８０】
要素間支持機構３７０は、複数の凹部３０８が形成された環状部材３５３と、凹部３０８内に移動可能に設けられた移動部材３０７と、この移動部材３０７の端面に形成された窪み３２１内に装着されたボール３０９と、油圧機構とを備えている。
【００８１】
油圧機構は、軸部３５６内に形成され、軸部３５６の端部から環状部材３５３が位置する部分にまで延在し、各凹部３２１に向けて分岐する給油管３５４を備えており、凹部３０８と移動部材３０７との間に油を供給することにより、移動部材３０７を変位させることができる。ボール３０９は、カム溝３６２と係合し、筒体３８０を支持している。なお、本実施の形態３においても、要素間支持機構３７０は、複数の小ボールをボール３０９と窪み３２１との間に備えている。
【００８２】
上記のように構成されたアクチュエータ３５０の動作について説明する。図７に示された状態から、給油室３６５内に油が供給されると、筒体３８０が軸方向に変位する。この際、カム溝３６２にボール３０９がはめ込まれており、筒体３８０の周方向の変位が抑制されているため、軸部３５６が回転する。
【００８３】
油圧機構によって、ボール３０９を、筒体３６２の径方向に向けて変位させることができるため、ボール３０９をカム溝３６２ａの表面に押圧させることができ、ガタ、過大な摩擦を生じさせることなく、良好にボール３０９をカム溝３６２ａ内を摺動させることができる。
【００８４】
すなわち、本実施の形態３に係る要素間支持機構は、上記実施の形態２に係る要素間支持機構と同様に構成されているため、上記実施の形態２と同様の作用・効果を得ることができる。
【００８５】
（実施の形態４）
図８および図９を用いて、本実施の形態４に係るテーブル搬送装置４００について説明する。図８は、本実施の形態４に係るテーブル搬送装置４００の要部を示す断面図である。
【００８６】
この図８に示されるように、テーブル搬送装置４００は、モータなどの駆動源４０１と、外表面に螺旋状に延在するカム溝４０８が形成された回転軸４０５と、この回転軸４０５に設けられ、図示されないテーブルを支持するテーブル支持部４０３と、このテーブル支持部４０３に設けられた要素間支持機構３７０とを備えている。
【００８７】
駆動源４０１の出力軸と回転軸４０５との間には、出力軸からの動力を回転軸４０５に伝達する駆動力伝達機構４０２が設けられている。
【００８８】
要素間支持機構３７０は、テーブル支持部４０３に形成された凹部３０８と、この凹部３０８内に移動可能に装着された移動部材３０７と、移動部材３０７の端面に形成された窪みに装着されたボール３０９と、移動部材３０７を介してボール３０９を押圧する油圧機構とを備えている。
【００８９】
油圧機構は、テーブル支持部４０３内に形成され、各凹部３０８と移動部材３０７との間に油を供給する給油管４０９を備えている。
【００９０】
図９は、図８に示すＩＸ−ＩＸ線における断面図である。この図９に示されるように、要素間支持機構３７０は、回転軸４０５の周方向に複数配置されている。
【００９１】
ボール３０９は、移動部材３０７の端面に形成された窪み３２１に装着されており、脱落防止部材３１２によって、窪み３２１内に保持されている。
【００９２】
また、凹部３２１の内表面とボール３０９との間には、複数の小ボール３２０が配置されている。すなわち、本実施の形態４に係る要素間支持機構３７０は、上記実施の形態２、３に係る要素間支持機構３７０と同様に構成されている。
【００９３】
このように構成されたテーブル搬送装置４００について説明する。駆動源４０１の出力軸からの動力が、駆動力伝達機構４０２によって、回転軸４０５に伝達され、回転軸４０５が回転する。
【００９４】
回転軸４０５が回転すると、テーブル支持部４０３が回転軸４０５の軸方向に変位する。この際、ボール３０９は、窪み３２１内で良好に回転または滑ることができるので、カム溝４０８とボール３０９との間で大きな摩擦が生じることを抑制することができる。さらに、油圧機構によって、移動部材３０７をカム溝４０８の内表面に押圧することができるので、ガタの発生を抑制することができる。
【００９５】
このため、テーブルを正確に搬送することができ、さらに、位置制御の正確性が高くないときには、油圧機構によるボール３０９を弱めることにより、さらにボール３０９とカム溝４０８との間の摩擦を低減することができ、高速搬送することができる。
【００９６】
なお、本実施の形態４に係る要素間支持機構は、上記実施の形態２、３に係る要素間支持機構と同様に構成されているため、上記実施の形態２、３に係る要素間支持機構と同様の作用・効果を得ることができる。
【００９７】
本実施の形態４に係るテーブル搬送装置４００においては、回転軸４０５に螺旋状のカム溝４０８が形成された例について説明したが、図１０および図１１に示されるように、軸方向に沿って延在するカム溝であってもよい。
【００９８】
図１０は、本実施の形態４に係るテーブル搬送装置の変形例を示す断面図であり、図１１は、図１０に示すＸＩ−ＸＩ線における断面図である。
【００９９】
この図１０、図１１に示されるように、このテーブル搬送装置５００は、軸方向に直線状に延在するカム溝４０８が形成された軸部５０１と、この軸部５０１に沿って移動するテーブル支持部材５０２と、テーブル支持部材５０２と軸部５０１との間に設けられた要素間支持機構３７０とを備えている。
【０１００】
このテーブル搬送装置５００においても、ボール３０９をカム溝４０８に向けて変位可能とされているので、所定の径と異なる径のボール３０９が装着されたとしても、ボール３０９をカム溝４０８の表面に押圧することにより、ガタ等の不具合なく、テーブル支持部材５０２を移動させることができる。
【０１０１】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１０２】
また、上記実施の形態１から実施の形態４においては、自動工具交換装置、アクチュエータおよび搬送装置に適用した例について説明したが、これに限られず、一方が他方に対して移動可能とされた機械要素間を有機的に接続する機構であれば、本発明を適用するこ
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、要素間支持機構であって、特に機械要素間を有機的に結合する要素間支持機構、および、この要素間支持機構を備えた自動工具交換装置、アクチュエータ、搬送装置等の機械装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】実施の形態１に係る自動工具交換装置の断面図である。
【図２】図１に示されたＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】要素間支持機構を詳細に示す断面図である。
【図４】実施の形態２に係る油圧シリンダの断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線における断面図である。
【図６】要素間支持機構の詳細を示す断面図である。
【図７】実施の形態３に係るアクチュエータを示す断面図である。
【図８】実施の形態４に係るテーブル搬送装置の要部を示す断面図である。
【図９】図８に示すＩＸ−ＩＸ線における断面図である。
【図１０】実施の形態４に係るテーブル搬送装置の変形例を示す断面図である。
【図１１】図１０に示すＸＩ−ＸＩ線における断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１ ケーシング、３ ウォームホイル、５ 回転軸、８ カム溝、１２ 回転軸、１７ 環状凹部、４１Ａ１ リング、４１Ａ２ 突出部、４１ 脱落防止部材、４２ ボール、４３ 移動部材、４５ カム溝、５０ ターレット、６０，６５ 駆動力伝達機構、７０ 要素間支持機構、７１ 油圧機構、１００ 自動工具交換装置、３００ 油圧シリンダ、３２０ 小ボール、３５０ アクチュエータ、４００，５００ テーブル搬送装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方が他方に対して可動である第１要素と前記第２要素との間に装着され、前記第１要素を支持可能な球状体と、
前記第１要素に向けて、前記球状体を押圧可能な押圧手段と、
を備えた要素間支持機構。
【請求項２】
前記球状体を着脱可能に、前記第２要素に装着した、請求項１に記載の要素間支持機構。
【請求項３】
前記第２要素に形成され、前記球状体を回転可能に受け入れる窪みと、
前記第２要素に着脱可能に設けられ、前記球状体の一部を露出すると共に、前記窪みからの前記球状体の脱落を防止可能な脱落防止部材と、
をさらに備えた、請求項１または請求項２に記載の要素間支持機構。
【請求項４】
前記球状体を回転可能に受け入れる窪みが形成されると共に、前記第２要素に設けられ、前記押圧手段からの押圧力によって前記第１要素に向けて変位可能とされた移動部材と、
前記第１要素に向けて位置調整可能に前記第２要素に設けられ、前記移動部材を係止して該移動部材の最大変位量を調整可能なストッパと、
を備えた、請求項１または請求項２に記載の要素間支持機構。
【請求項５】
前記窪み内に設けられ、前記窪みの内表面と前記球状体の外表面との少なくとも一方に接し、前記球状体より小径に形成された複数の小球状体をさらに備える、請求項２または請求項３に記載の要素間支持機構。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載された要素間支持機構を備えた、自動工具交換装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載された要素間支持機構を備えた、搬送装置。
【請求項８】
請求項１から請求項５のいずれかに記載された要素間支持機構を備えた、アクチュエータ。
【請求項１】
一方が他方に対して可動である第１要素と前記第２要素との間に装着され、前記第１要素を支持可能な球状体と、
前記第１要素に向けて、前記球状体を押圧可能な押圧手段と、
を備えた要素間支持機構。
【請求項２】
前記球状体を着脱可能に、前記第２要素に装着した、請求項１に記載の要素間支持機構。
【請求項３】
前記第２要素に形成され、前記球状体を回転可能に受け入れる窪みと、
前記第２要素に着脱可能に設けられ、前記球状体の一部を露出すると共に、前記窪みからの前記球状体の脱落を防止可能な脱落防止部材と、
をさらに備えた、請求項１または請求項２に記載の要素間支持機構。
【請求項４】
前記球状体を回転可能に受け入れる窪みが形成されると共に、前記第２要素に設けられ、前記押圧手段からの押圧力によって前記第１要素に向けて変位可能とされた移動部材と、
前記第１要素に向けて位置調整可能に前記第２要素に設けられ、前記移動部材を係止して該移動部材の最大変位量を調整可能なストッパと、
を備えた、請求項１または請求項２に記載の要素間支持機構。
【請求項５】
前記窪み内に設けられ、前記窪みの内表面と前記球状体の外表面との少なくとも一方に接し、前記球状体より小径に形成された複数の小球状体をさらに備える、請求項２または請求項３に記載の要素間支持機構。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載された要素間支持機構を備えた、自動工具交換装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載された要素間支持機構を備えた、搬送装置。
【請求項８】
請求項１から請求項５のいずれかに記載された要素間支持機構を備えた、アクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−３２７５９７（Ｐ２００７−３２７５９７Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６０１３０（Ｐ２００６−１６０１３０）
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（５９６０３７１９４）パスカルエンジニアリング株式会社 (106)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（５９６０３７１９４）パスカルエンジニアリング株式会社 (106)
【Ｆターム（参考）】
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