(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に延びる軸心を有し、回転軸支持機構によって回転可能に支持される回転軸に作用する回転モーメントを相殺するバランサ機構であって、
前記回転軸に対して偏芯するように配置され、前記回転軸の軸方向端部に固定された第１部材と、
前記第１部材に係合し、前記回転軸の回転に伴なって前記第１方向に対して直交する第２方向にのみ往復動する第２部材と、
前記回転軸に対して同軸上に、回転軸支持機構によって回転可能に支持され、前記第２部材に対して前記回転軸の軸方向の反対側に位置し、前記第１部材を固定する第３部材と、
前記第２部材を前記第２方向に付勢する付勢部材とを備えた、バランサ機構。
【請求項２】
第１方向に延びる軸心を有する回転軸に作用する回転モーメントを相殺するバランサ機構であって、
前記回転軸に対して偏芯するように配置され、前記回転軸の軸方向端部に固定された第１部材と、
前記第１部材に係合し、前記回転軸の回転に伴なって前記第１方向に対して直交する第２方向に往復動する第２部材と、
前記回転軸に対して同軸上に回転可能に支持され、前記第２部材に対して前記回転軸の軸方向の反対側に位置し、前記第１部材を固定する第３部材と、
前記第２部材を前記第２方向に付勢する付勢部材と、
前記回転軸を回転可能に支持する本体部と、
前記本体部に取付けられ、前記第３部材を回転可能に支持し、前記本体部とともに内部空間を形成するカバー部とを備え、
前記第１部材、前記第２部材、前記第３部材、および前記付勢部材は、前記内部空間に設けられる、バランサ機構。
【請求項３】
前記付勢部材はガススプリングを含む、請求項１または請求項２に記載のバランサ機構。
【請求項４】
第１方向に延びる軸心を有する回転軸に作用する回転モーメントを相殺するバランサ機構であって、
前記回転軸に対して偏芯するように配置され、前記回転軸の軸方向端部に固定された第１部材と、
前記第１部材に係合し、前記回転軸の回転に伴なって前記第１方向に対して直交する第２方向に往復動する第２部材と、
前記回転軸に対して同軸上に回転可能に支持され、前記第２部材に対して前記回転軸の軸方向の反対側に位置し、前記第１部材を固定する第３部材と、
前記第２部材を前記第２方向に付勢する付勢部材とを備え、
前記付勢部材は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向にならび、前記第３方向において前記回転軸の軸心を挟むように設けられた２つのガススプリングを含む、バランサ機構。
【請求項５】
第１方向に延びる軸心を有する回転軸に作用する回転モーメントを相殺するバランサ機構であって、
前記回転軸を回転可能に支持する本体部と、
前記本体部に取付けられ、前記本体部とともに内部空間を形成するカバー部と、
前記回転軸に対して偏芯するように配置され、前記回転軸の軸方向端部に固定された第１部材と、
前記第１部材に係合し、前記回転軸の回転に伴なって前記第１方向に対して直交する第２方向に往復動する第２部材と、
前記第２部材を前記第２方向に付勢する付勢部材とを備え、
前記第１部材、前記第２部材、および前記付勢部材は、前記内部空間に設けられ、
前記付勢部材は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向にならび、前記第３方向において前記回転軸の軸心を挟むように設けられた２つのガススプリングを含む、バランサ機構。
【請求項６】
前記回転軸は機械加工用のターンテーブルを支持する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のバランサ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に作用する回転モーメントを相殺するバランサ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転軸が回動自在に支持された構造が従来から知られている。たとえば、インデクサ装置においては、テーブルユニットに固定された一対の回転軸が軸支持部に回動自在に支持される。回転軸に電動モータから駆動力が入力されて、テーブルユニットが回動駆動される。テーブルユニットは、回転軸の軸心周りに回動可能なターンテーブルとその駆動機構とを有する。該ターンテーブルにワークが着脱自在に装着される。ワークに機械加工が施される。
【０００３】
インデクサ装置にセットするワークとしては、種々の形状・サイズを有するものが予定されるため、テーブルユニットおよび該ユニットに装着されたワークの重心と、回転軸の軸心とを一致させることは困難である。したがって、偏荷重による回転モーメント（以下、「偏荷重モーメント」と称する場合がある。）が回転軸に作用する。この結果、電動モータの負荷が増大する。
【０００４】
国際公開第２００５／０３８２９１号パンフレット（特許文献１）においては、ガススプリングを用いて、回転軸に作用する偏荷重モーメントの少なくとも一部を相殺するバランシング用回転モーメント（以下、「相殺モーメント」と称する場合がある。）を回転軸に作用させ、偏荷重モーメントを低減させることが可能なバランサ機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／０３８２９１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
１つの局面では、バランサ機構の付勢力による回転軸の変位を小さくすることが求められるときがある。
【０００７】
他の局面では、バランサ機構をコンパクトにすることが求められるときがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの局面では、本発明に係るバランサ機構は、第１方向に延びる軸心を有する回転軸に作用する回転モーメントを相殺するバランサ機構であって、上記回転軸に対して偏芯するように配置され、上記回転軸の軸方向端部に固定された第１部材と、上記第１部材に係合し、上記回転軸の回転に伴なって上記第１方向に対して直交する第２方向に往復動する第２部材と、上記回転軸に対して同軸上に回転可能に支持され、上記第２部材に対して上記回転軸の軸方向の反対側に位置し、上記第１部材を固定する第３部材と、上記第２部材を上記第２方向に付勢する付勢部材とを備える。
上記構成によれば、第１部材と係合する第２部材の両側において回転軸と第３部材とによって第１部材を支持することができるので、付勢部材からの付勢力による第１部材の変位量を抑制できる。結果として、回転軸のぶれが小さくなる。
１つの態様では、上記バランサ機構において、上記第２部材は上記回転軸の回転に伴なって上記第１方向に対して直交する第２方向にのみ往復動し、上記回転軸および上記第３部材は、回転軸支持機構によって回転可能に支持される。
他の態様では、上記バランサ機構は、上記回転軸を回転可能に支持する本体部と、上記本体部に取付けられ、上記第３部材を回転可能に支持し、上記本体部とともに内部空間を形成するカバー部とを備え、上記第１部材、上記第２部材、上記第３部材、および上記付勢部材は、上記内部空間に設けられる。
さらに他の態様では、上記バランサ機構において、上記付勢部材は、上記第１方向および上記第２方向に直交する第３方向にならび、上記第３方向において上記回転軸の軸心を挟むように設けられた２つのガススプリングを含む。
【００１０】
他の局面では、本発明に係るバランサ機構は、第１方向に延びる軸心を有する回転軸に作用する回転モーメントを相殺するバランサ機構であって、上記回転軸を回転可能に支持する本体部と、上記本体部に取付けられ、上記本体部とともに内部空間を形成するカバー部と、上記回転軸に対して偏芯するように配置され、上記回転軸の軸方向端部に固定された第１部材と、上記第１部材に係合し、上記回転軸の回転に伴なって上記第１方向に対して直交する第２方向に往復動する第２部材と、上記第２部材を上記第２方向に付勢する付勢部材とを備え、上記第１部材、上記第２部材、および上記付勢部材は、上記内部空間に設けられる。
上記構成によれば、本体部とカバー部とによって形成される内部空間に第１部材、第２部材、および付勢部材を設けるため、バランサ機構をコンパクトに形成することができる。
１つの態様では、上記バランサ機構において、上記付勢部材は、上記第１方向および上記第２方向に直交する第３方向にならび、上記第３方向において上記回転軸の軸心を挟むように設けられた２つのガススプリングを含む。
【００１２】
なお、上記「内部空間に設けられる」ことは、内部空間に完全に収納される場合に限定されず、たとえば、付勢部材の一部が本体部およびカバー部とともに内部空間を形成する場合も含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１〜３に係るバランサ機構を含むインデクサ装置の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るバランサ機構の正面断面図である。
【図３】図２に示すバランサ機構を矢印IIIの方向から見た側面断面図である。
【図４】図２に示すバランサ機構を矢印IＶの方向から見た上面断面図である。
【図５】図２に示すバランサ機構において、図２の状態から回転軸が回転した状態を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るバランサ機構の側面断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係るバランサ機構の正面断面図である。
【図８】図７に示すバランサ機構において、図７の状態から回転軸が回転した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００１５】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。
【００１６】
図１は、後述する実施の形態１〜３に係るバランサ機構を含む機械加工装置であるインデクサ装置の正面図である。
【００１７】
図１を参照して、インデクサ装置１０００は、ターンテーブル１００と、矢印ＤＲ１方向に延びる軸心を有する回転軸２００，３００と、回転軸支持機構４００，５００と、駆動機構６００とを含む。
【００１８】
ターンテーブル１００は、回転軸２００，３００の軸心周りに回動可能なターンテーブルとその駆動機構とを含む。該ターンテーブルにワークＷが着脱自在に装着される。ターンテーブル１００は、回転軸２００，３００に支持される。回転軸２００，３００は、回転軸支持機構４００，５００により支持される。
【００１９】
図１の例では、回転軸３００は、たとえば、電動モータからなる駆動機構６００により回動駆動される。これにより、ターンテーブル１００およびワークＷが回転する。回転軸は、割出し位置（目標回転位置）で停止され、この位置でワークＷに機械加工が施される。駆動機構６００は、回転軸２００を回動駆動してもよいし、回転軸２００，３００の双方を回動駆動してもよい。
【００２０】
ターンテーブル１００およびワークＷの重心と、回転軸２００，３００の軸心とは、必ずしも一致しない。したがって、回転軸２００，３００が回動することに伴なって、ターンテーブル１００およびワークＷの偏荷重による回転モーメント（偏荷重モーメント）が回転軸２００，３００に作用する。この結果、駆動機構６００の負荷が増大する。
【００２１】
バランサ機構による相殺モーメントを発生させ、偏荷重モーメントを低減することが要請される。
【００２２】
（実施の形態１）
図２は、実施の形態１に係るバランサ機構の正面断面図である。なお、図２は、図１における矢印II方向から見た図である。図３，図４は、各々、図２に示すバランサ機構を矢印IIIの方向から見た側面断面図、矢印IＶの方向から見た上面断面図である。図５は、図２の状態から回転軸が回転した状態を示す図である。
【００２３】
本実施の形態に係るバランサ機構１は、回転軸２００および回転軸支持機構４００によって構成されるものである。図２〜図５に示すように、バランサ機構１は、本体部１０と、カバー部２０と、回転部材３０と、ピン４０と、ブロック５０と、ガススプリング６０とを含む。
【００２４】
本体部１０は、部材１１，１２，１３を含む。部材１２は、環状の部材である。部材１２は、回転軸２００に対応する位置に設けられた部材１１の開口部に螺合される。部材１１，１２によって、回転軸２００を回転可能に支持する軸受２００Ａを挟持する。部材１３は、ガススプリング６０に対応する位置に設けられた部材１１の開口部を塞ぐように、部材１１に着脱可能に取付けられる。
【００２５】
カバー部２０は、部材２１，２２，２３を含む。部材２１は、本体部１０の部材１１に螺合される。部材２２は、環状の部材である。部材２２は、回転部材３０に対応する位置に設けられた部材２１の開口部に螺合される。部材２２には、回転部材３０を支持する軸受３０Ａ，３０Ｂが内嵌されている。部材２３は、部材２１，２２が有する開口を塞ぐエンドプレートである。
【００２６】
本体部１０とカバー部２０とによって、回転部材３０、ピン４０、ブロック５０、およびガススプリング６０を収納する密閉空間Ｓが形成される。
【００２７】
回転部材３０は、回転軸２００と同軸上に設けられる。回転部材３０は、軸受３０Ａ，３０Ｂによって支持される小径軸部３１と、小径軸部３１に対して回転軸２００側に設けられた大径軸部３２とを備える。大径軸部３２は、ブロック５０を挟んで回転軸２００の軸方向端面と対向している。
【００２８】
ピン４０は、回転軸２００に対して偏芯するように配置されている。ピン４０は、回転軸２００の軸方向端面に設けられた穴に嵌合している。ピン４０は、回転軸２００の軸方向端面から回転部材３０に向けて突出している。ピン４０は、回転部材３０に設けられた穴に嵌合している。ピン４０の一端は回転軸２００に固定され、ピン４０の他端は回転部材３０に固定されている。
【００２９】
ピン４０の外周には、回転可能なローラ４１が設けられている。回転軸２００が矢印ＤＲ２００方向に回転してブロック５０が矢印ＤＲ５０方向に動くとき、ピン４０およびローラ４１はブロック５０の横長孔５０Ａ内を往復動する。このとき、ローラ４１は回転する。
【００３０】
ブロック５０の横長孔５０Ａは、ピン４０およびローラ４１に係合する。ブロック５０は、回転軸２００の軸心方向に対して直交する矢印ＤＲ５０方向にのみ往復動可能とされている。回転軸２００の回転に伴なってブロック５０が矢印ＤＲ５０方向に往復動する。
【００３１】
ガススプリング６０は、シリンダ６１とプランジャ６２とを含む。シリンダ６１とプランジャ６２とによってブロック５０の往復動方向が矢印ＤＲ５０方向に拘束される。ガススプリング６０は、シリンダ６１に封入された窒素などの圧縮ガスにより、ブロック５０に対して矢印ＤＲ５０方向の付勢力を加える。
【００３２】
シリンダ６１がブロック５０に螺合され、プランジャ６２が本体部１０の部材１１に螺合される。プランジャ６２の下端部は、本体部１０の部材１１に設けられた開口部を塞ぐように設けられる。
【００３３】
回転軸２００の回転に伴なってブロック５０が矢印ＤＲ５０方向に往復動し、ガススプリング６０は伸縮する。このとき、シリンダ６１とプランジャ６２とが摺動する。
【００３４】
ガススプリング６０の付勢力は、ブロック５０とローラ４１とを介してピン４０に伝達される。ピン４０は回転軸２００に対して偏芯した状態で回転軸２００に固定されているため、ローラ４１に伝達された矢印ＤＲ５０方向の力は、ピン４０を介して矢印ＤＲ２００方向の相殺モーメントとして回転軸２００に伝達される。
【００３５】
本実施の形態に係るバランサ機構においては、ピン４０は回転軸２００と回転部材３０とによって両端支持されているため、ガススプリング６０の付勢力によるピン４０の変形が抑制される。結果として、回転軸２００のぶれが小さくなる。さらに、回転部材３０、ピン４０、ブロック５０、ガススプリング６０が密閉空間Ｓに設けられているため、コンパクトなバランサ機構が実現される。
【００３６】
（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係るバランサ機構の側面断面図である。本実施の形態に係るバランサ機構２は、実施の形態１に係るバランサ機構１の変形例であって、図６に示すとおり、回転部材３０を設けず、ピン４０を片持ち構造としたものである。
【００３７】
本実施の形態に係るバランサ機構においても、実施の形態１と同様、ピン４０、ブロック５０、ガススプリング６０が密閉空間Ｓに設けられているため、コンパクトなバランサ機構が実現される。その他、実施の形態１と同様の内容について、詳細な説明は繰り返さない。
【００３８】
（実施の形態３）
図７は、発明の実施の形態３に係るバランサ機構の正面断面図である。図８は、図７の状態から回転軸が回転した状態を示す図である。
【００３９】
本実施の形態に係るバランサ機構３は、実施の形態１に係るバランサ機構１の変形例であって、図７，図８に示すとおり、ガススプリング６０を収納するハウジング８０とブロック５０に設けたスライド部７０とによってブロック５０の往復動方向を矢印ＤＲ５０方向に拘束したものである。
【００４０】
図７，図８に示すように、ハウジング８０が本体部１０の部材１１に螺合され、ガススプリング６０のシリンダ６１がブロック５０に螺合される。ガススプリング６０のプランジャ６２の先端がハウジング８０に接合される。回転軸２００の回転に伴なってブロック５０が矢印ＤＲ５０方向に往復動し、ガススプリング６０は伸縮する。このとき、ハウジング８０とスライド部７０とが摺動する。
【００４１】
本実施の形態に係るバランサ機構においても、実施の形態１（図３参照）と同様、ピン４０は回転軸２００と回転部材３０とによって両端支持されているため、ガススプリング６０の付勢力によるピン４０の変形が抑制される。結果として、回転軸２００のぶれが小さくなる。さらに、回転部材３０、ピン４０、ブロック５０、ガススプリング６０が密閉空間Ｓに設けられているため、コンパクトなバランサ機構が実現される。その他、実施の形態１と同様の内容について、詳細な説明は繰り返さない。
【００４２】
（変形例）
上述の実施の形態では、付勢部材としてガススプリングを用いた例について説明した。ガススプリングはコンパクトなバランサ機構を実現するのに特に適している。しかし、付勢部材はガススプリングに限定されず、たとえばコイルばね等の付勢力を利用してもよい。また、ガススプリングとその他の付勢手段とを併用してもよい。
【００４３】
上述の実施の形態では、２つのガススプリングを左右対称に配置する例について説明した。しかし、付勢部材の数および位置はこれに限定されない。たとえば、ガススプリングを１つとしてもよいし、３つ以上としてもよい。
【００４４】
上述の実施の形態では、機械加工用のターンテーブルを支持する回転軸に相殺モーメントを与えるバランサ機構について説明した。しかし、バランサ機構は、相殺モーメントが必要とされる任意の装置に適用可能である。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、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。
【符号の説明】
【００４６】
１，２，３  バランサ機構、１０  本体部、２０  カバー部、３０  回転部材、４０  ピン、４１  ローラ、５０  ブロック、６０  ガススプリング、６１  シリンダ、６２  プランジャ、７０  スライド部、８０  ハウジング、１００  ターンテーブル、２００，３００  回転軸、４００，５００  回転軸支持機構、６００  駆動機構、１０００  インデクサ装置。
【図１】
0006594037.tif 000002
【図２】
0006594037.tif 000003
【図３】
0006594037.tif 000004
【図４】
0006594037.tif 000005
【図５】
0006594037.tif 000006
【図６】
0006594037.tif 000007
【図７】
0006594037.tif 000008
【図８】
0006594037.tif 000009