JPH01120472A - 運動変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は連続的な回転運動を間欠的回転運動、揺動回転
運動等の特殊な回転運動、或いはこれら回転運動同士、
若しくはこれら回転運動と直線運動とを組み合わせたよ
うな運動等の所定形式の運動に変換するための運動変換
装置に圓するものである。

従来の技術及び発明が解決しようどする問題点一般に上
記運動変換装置は、モータ等の駆動装置に連結される入
力軸と、ターンデープル或いはコンベヤ等の被駆動体に
連結される出力軸とを備え、入力軸の連続回転運動を伝
動カム装置によって上記した如き所定形式の運動に′！
１換し、この変換された運動を出力軸を介して被駆動体
に伝達する構成になっている。しかして上記の如く入力
軸の連続的回転運動を出力軸の所定形式の運動に変換す
る運動変換装置においては、その作動時に出力軸に作用
するトルクが常えず変動すると共に、そのトルクの反力
が変動トルクとして入力軸に作用する。上記の入力軸に
作用する変動トルクは特に高速作動時に大きくなり、入
力軸の均一な回転を妨げて作動時の＠動及びそれに伴う
作ａ　ｍ　ｍを生じる要因になるとともに、その変動ト
ルクを補うために大きな動力を生じる大きな駆動装置を
使用したり伝動カム装置を大きくしたりすることが必要
になるとの問題点があった。

特公昭６０−３２０５８号公報には上記問題点を解決す
る運動変換装置が示されている。即ちこの装置は、伝動
カム装置とは別のトルク補償カム装置を入力軸に取付け
てこのトルク補償カム装置によって慣性質量体を回転さ
せるよう構成し、入力軸に作用する上記変動トルクを、
トルク補償カム装置によって慣性質量体を回転させると
きに入力軸に加えられる変動トルクによって相殺する構
成にしたものである。しかしながら、この運動変換装置
には、入力軸に大ぎな変動トルクが作用するときにはこ
れに対応して慣性質量体を大きなものにしなければなら
ず、装置が大型化してしまうとの問題点があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決する運動変換装
置を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための− 本発明は、伝動カム装置を介して入力軸の連続回転運動
を出力軸の所定形式の運動に変換する運動変換装置にお
いて、カムとカムフォロワとを有しカムが入力軸に連結
されているトルク補償カム装置と、トルク補償カム装置
に負荷を加えるための負荷体を構成する気体圧シリンダ
装置とを備え、上記気体圧シリンダ装置が、気体圧が導
入されるシリンダと、そのシリンダ内に収容されていて
−Ｆ記カムフォロワに連結され、シリンダ内に導入され
た気体の圧力によってカムフォロワをカムのカム面に接
触させる方向へ押圧されるとともに、その気体を圧縮、
膨張させつつシリンダ内で往復移動可能になっているピ
ストンとを有しており、上記伝動カム装置を介して入力
軸の運動を出力軸の運動に変換するときに入力軸に作用
する変動トルりを、上記トルク補償カム装置の作動及び
それに伴う上記ピストンのシリンダ内での往復移動によ
り入力軸に加えられる変動トルクによって相殺する構成
にすることによって、上記従来技術の問題点を解決する
。

実施例 以下本発明の実施例を添付図面によって説明する。

第１図及び第２図は、本発明の第１実施例を示すもので
ある。この第１実施例の運動変換装置ｆｆＡは、駆動装
置即ちモータ１７によって駆動される入力軸１の連続回
転運動を伝動カム装δ３を介して出力ｌＮｌ２の間欠的
回転運動に変換するための間欠駆動装置として構成され
ている。上記モータ１７と入力軸１とは、モータ１７の
回転軸１７ａに嵌着されたプーリ１９と、締結部材１８
を介して入力軸１に嵌着されたプーリ２０と、これらプ
ーリ１９，２０間に巻掛けられたベルト２１とを介して
作動的に連結され、モータ１７によって入力軸１を連続
的に回転駆動するようになっている。

また、上記伝動カム装置３の主動部材は、入力軸１に連
結された立体カム７（図示実施例ではローラギヤカム）
より構成され、一方その従動部材は、立体カム７に順次
係合する複数のカムフォロワ５を周縁に突設したターレ
ット６より構成されており、上記ターレット６の中央部
に出力軸２が嵌着されている。

また、上記運動変換装置Ａは、トルク補償カム装置４と
、トルク補償カム装置４に負荷を加えるための負荷体を
構成する空気圧シリンダ装置９とを備えている。トルク
補償カム装置４の主動部材と従動部材とは、それぞれ締
結部材８を介して入力軸１に連結されたカム１５と、カ
ム１５のカム面１５ａに係合するカムフォロワ１６とで
も１成されている。上記空気圧シリンダ装置９は、空気
人口１２及びバイブ１３を通して圧縮空気が導入される
作用室１４ａを有しカム１５の外周面の右方部に隣接し
て配列されているシリンダ１４と、そのシリンダ１４の
作用室１４ａ内に収容され、その作用室１４ａ内でカム
１５の軸線に直交する方向へ往復移動可能になっている
ピストン１０とを有しており、バイブ１３の途中には、
作用室１４ａ内の空気圧を調節し、それによってトルク
補償カム装置４に加えられる負荷を調節するための圧力
調整装置２２が設けられている。

図示実施例においては、上記トルク補償カム装置４のカ
ム１５は、中央部が入力軸１にｖｌ、着されている円盤
状のカムになっており、カム１５の外表面１５ｃに、そ
の外表面の外方（第１図の下方）へ聞いた凹所１５ｂが
形成されている。この凹所１５ｂはカム１５の周方向へ
連続した輪郭の外周面及び内周面１５ｄを有し、その外
周面が上記カム面１５ａになっている。一方、上記カム
フォロワ１６は、カム面１５ａにころがり接触するロー
ラ部１６ａと、ローラ部１６ａを転動可能に支持する中
心軸１６ｂとを有する単一のローラフォロワから構成さ
れており、中心軸１６ｂが、空気圧シリンダ装置９のピ
ストン１０のロッド１０ａに連結されていてそのロッド
１ｏａによって支持されている。そして、上記ピストン
１０は、シリンダ１４の作用室１４ａに導入された空気
の圧力によって常時右方へ押圧され、それによってカム
フォロワをカム１５のカム面１５ａに接触させている。

なＪ）　、ピストン１０は、ボルト２３によってシリン
ダ１４内での回転を防止されており、またシリンダ１４
は、ボルト２５によってハウジング２６に固定されてい
る。また、図中２４はニップル、２６は、シリンダ１４
に穿設した空気通孔２７の外端を閉鎖するプラグを示し
ている。

上記運動変換装置は、モータ１７によって入力軸１及び
これに一体に連結された伝動カム装置３の立体カム７を
連続的に回転させ、その回転を、立体カム４とカムフォ
ロワ５との係合によってターレット６及びこれに連結さ
れた出力軸２の間欠回転運動に変換して、ターンテーブ
ル或いはコンベヤ等の被駆動体（図示されていない）に
伝達するようになっている。また、上記入力軸１の回転
に伴って、該入力軸１に一体に連結されたトルク補償カ
ム装置４のカム１５が連続的に回転し、その回転がカム
１５とカムフォロワ１６との係合によって、シリンダ１
４内でのピストン１０の往復運動に変換される。そして
このピストンの往復運動は、シリンダ１４の作用室１４
ａ内に導入されてこの作用室内に閉じこめられている空
気を圧縮、膨張させつつ行われる。しかして、このよう
にトルク補償カム装置４を作動させてピストン１０の往
復移動を生じることによって、運動変換装置Ａの作動時
に入力軸１に変動トルクが殆ど作用しなくなるのである
。

すなわち、上記の如く伝動カム装置３を介して入力軸１
の連続的回転運動を出力軸２の間欠的回転運動に変換し
、その出力軸２の運動を被駆動体に伝達するとぎには、
作動時のＩ！ｉ！ｍ抵抗及び特に被駆動体の慣性等に起
因して出力軸２に作用する負荷即ちトルクが常えず変動
し、そのトルクの反力が変ａｔ〜ルクとして入力＠１に
作用する。このようにして入力軸１に、変動トルクが作
用すると入力軸１の均一な回転が妨げられ、これが運動
変換装置の振動及び作ｖＪ誤差等を生じる要因になると
ともに、その変動トルクを補うために大きな動力を生じ
る大きな駆動装置を使用したり伝動カム装置３を大きく
したりすることが必要になる。しかしながら、図示実施
例においては、上記の如く入力軸１に加えられる変動ト
ルクが、トルク補償カム装置４が作動してピストン１０
が作用室１４ａ内の空気を圧縮、膨張させつつ往復移動
するときに入力軸１に加えられる変動トルクによって相
殺されるために、入力軸１には殆ど変動トルクが作用し
ないのである。

上記運動変換装置Ａを設計する際は、伝動カム装置３を
介して被駆動体を間欠駆動するときに入力軸１に加えら
れる変動トルクＱ１と、トルク補償カム装置４を介して
ピストン１０を往復移動させるときに入力＠１に加えら
れる変動トルクＱ２との和がＯになるように、運動変換
装置の各部の構成を決定すればよいのである。従来間欠
駆動装置等のカムを使用する装置の作動時に入力軸に作
用する変動トルクをｈ１算することは広く行われており
、上記の如く変動トルクＱ　と０２との和をＯにすると
の条件が与えられたときに装置各部の構成を決定するこ
とは、当業者にとって容易なことである。その決定法に
ついて略述すれば、まず上記変動トルクＱ１は、被部０
１体の慣性負荷によるトルク、Ｉ！ａ擦によるトルク、
粘性によるトルク等が合成されたトルクであり、変動ト
ルクＱ２は空気圧シリンダ装置９による空気の圧縮膨張
によるトルクであると仮定した場合に、次式（１）及び
（δで表わされる。

上式中及び（２）は、間欠駆動装置の作動時に入力軸に
作用する変動トルクを■■るための周知の公式と同様で
ある。従って式（１）及び（２ンについての詳細な説明
は省略し、該式内で使用されている各パラメータの物理
的意味のみを簡単に説明すれば、次の如くである。

Ａ　　、Ｖ　　及びＳｌ　：伝動カム装置３の出力軸２
の加速度、速度及び変位 ｍｌ　：被駆動体のｆＡ荷貿檄 Ｃ１：粘性抵抗係数 に１　：ばね定数 Ｆｏｌ：ばねの初期張力 Ｆ、１：摩擦力 Ｆ、１：重力による力 θ　及びθ２：割り付は角（出力＠２が１回の割出、即
ち１回の間欠回転をするのに要する入力軸１の回転角） Ｋ２：空気圧によるばね定数 ■　及びＳ２　：空気圧シリンダ装置９のピストン１０
の速度及び変位 ｒ　　”’−ｒ５：作用点までの回転半径運動変換装置
Ａの設計時には、まず入力軸１の回転数、出力軸２の運
動型式及び伝動カム装置３の構成等を、該装置へに連結
すべき被駆動体の型式及びその負荷質量等に応じ、従来
の間欠駆動装置の場合と同様の方法で決定する。しかし
て、上記の決定がなされたときには、上式（１）に使用
されている各パラメータの数値の口出が可能になる。

次に、上式（１）及び（２）において変動トルクＱ１と
Ｑ　の差Ｑ３　（非保存系トルク）を最小にするように
トルク補償カム装置４及び空気圧シリンダ装置９の構成
を決定するのである。即ち、Ｑｌ。

Ｑ　及びＱ゛　の関係を下式（３）、（４）に示すよう
なものにする。

Ｑｌ−０２＝Ｑ３Ｑ３（Ｑｌ（３） ここで、伝動カム装置３の立体カム７とトルク補償カム
装＠４のカム１５とが同一の入力軸１に嵌着されていて
該入力軸と一体に回転し、入力軸１に加えられる変動ト
ルクを相殺する時、Ｃ１と０□は等しくなる。従って上
式（４）を次式（５）のように簡略化することができる
。

ｍｌ（Ａ１＋■１）ｒ１＋Ｃ１ｖ１ｒ２＋に１（Ｓ１×
■１）ｒ３＋（Ｆｏ１＋Ｆｆ１＋Ｆｇ１）■１・Ｃ４−
に２（Ｓ２×ｖ２）ｒ５＝０３（９しかして、式（５）
において、Ａ　　、Ｖｌ、８１゜ｍｌ、Ｃ１，に１．Ｆ
ｏｌ、Ｆｆｌ及びＦｇｌについては既に判明しているた
めに、例えばＣ３（Ｑｌ、すなわちＱ　が最小になるよ
うにに２の値を適当値に設定することによって■２及び
その積分値であるＳ２を決定できるのである。このよう
にして決定されたに２、Ｖ２及びＳ２に基いてトルク補
償カム装置４及び空気圧シリンダ装置９の構成を設計で
きるものである。

なお、伝動カム装置３が作動したときに入力軸１に作用
する変動トルクは、慣性負荷トルク、摩擦によるトルク
、粘性によるトルク等が合成されたトルクであるが、高
速作動時には慣性負荷トルクが著しく大きくなり、変動
１−ルクは実質的に慣性負荷トルクによって決定される
と言える。そして、トルク補償カム装置４及び空気圧シ
リンダ装置９は、この慣性負荷トルクを相殺するために
入ツノ軸１にトルクを加えるようになっている。即ち、
トルク補償カム装置４と空気圧シリンダ装置９との作動
関係は、トルク補償カム装置４によって往復運動させら
れるピストン１０の運動エネルギを、その運動によって
作用室１４ａ内で空気が圧縮、膨張するエネルギに変換
しているものと言うことができる。そして、このような
空気の圧縮、膨張エネルギがポテンシャルエネルギと同
じ次元を有していてこれと同価のものであり、従ってト
ルク補償カム装＠４と空気圧シリンダ装置９とが、エネ
ルギ保存の法則が成り立つ力学系、即ち保存系の作動を
行っていることは、力学上明らかである。

従って、その作動によって保存系に属する慣性負荷トル
クを和装できる一方、非保存系に屈する摩擦及び粘性に
よるトルク等は相殺できないのである。

既述の如く、図示実施例における空気圧シリンダ装置９
には、作用室１４ａ内の空気圧を調節するための圧力調
整装置２２が設けられているが、この構成は、伝動カム
装置３の作動によって入力軸１に加えられる変動トルク
の大きさが変化したときに、その変化に応じて作用室１
４ａ内の空気圧を変化させ、それによって変化した変動
トルク即ち慣性負荷トルクを１〜ルク補償カム装″Ｉ１
４及び空気シリンダ装置９の作動によって好適に相殺す
ることを可能にする利点をもたらす。即ち、例えば入力
＠１の回転速度が上押すれば伝動カム装置の作動によっ
て入力軸に加えられる憤性負荷トルりは増大するが、こ
のようなときには圧力調整装置を調節して作用室１４ａ
内の空気圧を増大させることによって、その増大した慣
性負荷トルクを良好に相殺できるのである。

第３図及び第４図は本発明の第２実施例を示している。

この第２実施例は、第１実施例におけるトルク補償カム
装置と空気圧シリンダ装置との構成を変更したものであ
る。即ち、第２実施例においては、トルク補償カム装置
４Ａのカム１５Ａは、中心を入力軸１の中心軸線と整合
させるようにしてボルト３ｏによって入力軸１に連結さ
れた円盤状のカムになっており、カム１５Ａの外表面１
５Ｃ′に、その外表面の外方（第３図のド方）へ聞いた
凹所１５ｂ′が形成されている。この凹所１５ｂ′は、
カム１５Ａの周方向へ連続しかつ入力＠１の軸線を含む
一平面Ｘに対して上下（第４図）に対称形になるように
湾曲した輪郭の外周面を有し、その外周面がカム１５Ａ
のカム面１５ａ’　になっている。一方、トルク補償カ
ム装置１５Ａのカムフォロワ１６Ａは、上記カム面１５
ａ’の、互いに１８０度隔てられた位置のそれぞれにこ
ろがり接触する２つのローラフォロワから構成されてい
る。これら各カムフォロワ１６Ａは、それぞれがカム面
１５ａ′にころがり接触するローラ部１６ａ′と、ロー
ラ部１６ａ′を転勤可能に支持する中心軸１６ｂ′とを
有している。

また、空気圧シリンダ装置９Ａは、カム１５Ａの外側に
、そのカム１５Ａと対面するように設けられたシリンダ
１４Δと、このシリンダ内の、入力軸１の軸線から互い
に逆方向（第１．２図の左右方向）へ等距離隔てられた
位置に収容された２つのピストン１０Ａ、１０［３とを
イエしており、これらピストン１０Ａ、１０Ｂが、それ
ぞれ各カムフォロワ１６Ａの中心Ｉｌ＊　１６　ｂ　’
　に連結されてそのカムフォロワ１６Ａを支持している
。上記シリンダ１４Ａの、２つのピストン１０Ａ、１０
Ｂの間の部分が作用室１４ａ′になっており、この作用
室１４ａ′に、空気人口１２及びバイブ１３を通して圧
縮空気が導入されるようになっている。

そして、各ビス１−ン１ｏ△、１０Ｂは作用室１４ａ’
内の圧縮空気によって互いに離れる方向へ押圧されてお
り、その押圧力によって各カムフォロワ１６Ａがカム面
１５ａ′に接触させられている。

上記第２実施例におけるトルク補償カム装置４ＡＪりよ
び空気圧シリンダ装置９Ａも、第１実施例のそれと同様
の原理によって、伝動カム装置３を介して入力軸１の連
続回転運動を出力軸２の間欠回転運動に変換するときに
入力軸１に加えられる変動トルクを相殺するような変動
トルクを入力軸１に加えるようになっている。しかして
、第２実施例においては、入力軸１の左右両側にピスト
ン１０Ａ、１０Ｂが配列されていてこれらピストンが左
右対称の運動をするようになっている。即ち、カム１５
Ａの回転に応じて各ピストンが移動するときには、各ピ
ストンは互いに逆方向（即ち亙いに離れる方向か互いに
近付く方向）へ同−団だけ移動する。従って、作動時の
動的バランスが得られて作動を円滑に行える利点がある
。そして、この第２実施例は、カム面１５ａ′が上記−
平面　４Ｘに対して対称形になっているために、伝動カ
ム装２！３の作動により入力軸１に加えられる変動トル
クのパターンが、入力軸の１８０度の回転毎に同一のパ
ターンの繰り返しになる場合に好適に使用できるもので
ある。

なお、上記した点以外の第２実施例の構成は第１実施例
のそれと実質的に同一であり、第３図、第４図において
、第１図、第２図と同様の要素は同様の参照符号で示さ
れている。

発明の効果 以上より明らかなように、本発明によれば、伝動カム装
置を介して入力軸の運動を出力軸の運すノに変換すると
きに入力軸に作用づ゛る変動トルクを、トルク補償カム
装置及び空気圧シリンダ装置の作動によって入力軸に加
えられる変動トルクによって相殺することができ、装置
の不当な大型化及び消費動力の不当な増大等を伴なわず
に作動時の振動及び作動誤差を好適に減じることができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の運動変換装置を示す部分
断面平面図、第２図は上記運動変換装置の部分断面正面
図、第３図は本発明の第２実施例の運動変換装置の部分
断面平面図、第４図は第３図の運動変換装置の部分断面
正面図である。 １・・・入力軸、２・・・出力軸、３・・・伝動カム装
置、４．４Ａ・・・トルク補償カム装置、５・・・カム
フォロワ、６・・・ターレット、７・・・立体カム、９
，９Ａ・・・空気圧シリンダ装置、１０．ＩＯＡ、１０
Ｂ・・・ピストン、１４．１４Ａ・・・シリンダ、１５
．１５Ａ・・・カム、１６．１６Ａ・・・カムフォロワ
、１７・・・モータ、２２・・・圧力調整装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）伝動カム装置を介して入力軸の連続回転運動を出
   力軸の所定形式の運動に変換する運動変換装置において
   、カムとカムフォロワとを有しカムが入力軸に連結され
   ているトルク補償カム装置と、トルク補償カム装置に負
   荷を加えるための負荷体を構成する気体圧シリンダ装置
   とを備え、上記気体圧シリンダ装置が、気体が導入され
   るシリンダと、そのシリンダ内に収容されていて上記カ
   ムフォロワに連結され、シリンダ内に導入された気体の
   圧力によつてカムフォロワをカムのカム面に接触させる
   方向へ押圧されるとともに、その気体を圧縮、膨張させ
   つつシリンダ内で往復移動可能になつているピストンと
   を有しており、上記伝動カム装置を介して入力軸の運動
   を出力軸の運動に変換するときに入力軸に作用する変動
   トルクを、上記トルク補償カム装置の作動及びそれに伴
   う上記ピストンのシリンダ内での往復移動により入力軸
   に加えられる変動トルクによつて相殺する構成にしたこ
   とを特徴とする運動変換装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の運動変換装置におい
   て、上記気体圧シリンダ装置が、シリンダ内の気体圧を
   調節する圧力調整装置を備えている運動変換装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項記載の運動変換
   装置において、上記カムが円盤状のカムであり、そのカ
   ムの外表面に、該カムの周方向に連続した輪郭の外周面
   を有しかつカムの外表面の外方へ開いた凹所が形成され
   ていて、その凹所の上記外周面が上記カム面になつてお
   り、上記カムフォロワが上記カム面にころがり接触する
   単一のローラフォロワから構成されるとともに、上記ピ
   ストンが、上記ローラフォロワの中心軸に連結された単
   一のピストンから構成されている運動変換装置。
4. （４）特許請求の範囲第１項又は第２項記載の運動変換
   装置において、上記カムが円盤状のカムであり、そのカ
   ムの外表面に、その外表面の外方へ開いた凹所が形成さ
   れ、該凹所が、カムの周方向に連続し、かつ入力軸の軸
   線を含む一平面に対して対称形になるように湾曲した輪
   郭の外周面を有していて、その外周面が上記カム面にな
   つており、上記カムフォロワが、上記外周面の、互いに
   １８０度隔てられた２つの位置のそれぞれにころがり接
   触する２つのローラフォロワから構成されるとともに、
   上記ピストンが、それぞれのローラフォロワの中心軸に
   連結されこれらローラフォロワによつて互いに離接する
   ように往復移動させられるようになつた２つのピストン
   から構成されている運動変換装置。
5. （５）特許請求の範囲第１項から第４項までの任意の一
   項に記載の運動変換装置において、上記伝動カム装置が
   、入力軸に連結された立体カムと、その立体カムに順次
   係合する複数のカムフォロワが周縁に突設されると共に
   上記出力軸に連結されたターレツトとを備え、入力軸の
   連続回転運動を上記立体カムを介して上記ターレツトの
   間欠的回転運動に変換しこれを出力軸より取出すよう構
   成した運動変換装置。