(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組付体とカムフォロアとにより構成され、回転運動を直線運動に変換する板カム機構であって、
前記組付体は、回転軸に固定されるとともに前記回転軸の回転中心からの距離が回転方向において少なくとも一部が異なる外形輪郭を有する板カムと、前記板カムの前記外形輪郭の周囲を覆うように配置されるとともに可撓性を有する環状部材と、前記環状部材と前記板カムとの間において転動自在に配置された複数の転動部材とを備え、前記板カムが前記回転軸とともに回転した際に、前記板カムの外形輪郭が、前記転動部材を介して、前記板カムの外形輪郭形状と相似形状となるように前記環状部材に伝搬され、
前記カムフォロアは、前記環状部材の外周周面に当接する板カム機構。
【請求項２】
前記板カムが楕円カムである請求項１に記載の板カム機構。
【請求項３】
請求項２の板カム機構を有するクランプ装置であって、
ハウジングに対して固定された固定クランプ部材と、
前記ハウジングに配置されているとともに、前記固定クランプ部材に対して接近離間方向に移動自在に配置された可動クランプ部材と、を備え、
前記回転軸が、前記ハウジングに対して、無軸受状態で回動自在に支持され、
前記カムフォロワが、前記可動クランプ部材に連結されている、板カム機構を有するクランプ装置。
【請求項４】
前記回転軸が、手動操作可能なレバーに連結されている請求項３に記載の板カム機構を有するクランプ装置。
【請求項５】
前記回転軸が、回動を付与する駆動源に連結されている請求項３に記載の板カム機構を有するクランプ装置。
【請求項６】
前記可動クランプ部材を前記固定クランプ部材に接近方向または離間方向へ付勢する付勢部材を備える請求項４または請求項５に記載の板カム機構を有するクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板カム機構及び板カム機構を有するクランプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転運動を直線運動に変換する機構の一つとして板カム機構が知られている（特許文献１参照）。板カム機構は、板の輪郭（カムフェース）を回転中心からの距離が角度によって異なるようにすることで、その輪郭に押し付けられた部品（カムフォロア）に対して、中心からの距離の変化に等しい直線運動を与えることができる機構となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
板カム機構の機械効率を高めるためには、前記カムフェースに押し付けられた部品（カムフォロア）、板カムを支持する軸受に、合計２個若しくは３個の転がり軸受が必要となる。上記複数の転がり軸受は、前記板カムの回転軸と直交する方向に対しては、重ねて配置することはできない。このため、板カム機構の前記回転軸における軸方向長さは、各軸受の軸方向長さを足し合わせしたものが、最短の長さとなる。
【０００５】
例えば図８に示す板カム機構においては、板カム１００の回転軸１０２の両端に一対の軸受にて支持される部位の長さａ、ｂと、カムフォロア１０４を回転を支持する軸受に要する長さｃが必要となる。
本発明の目的は、転がり軸受の数を少なくすることができる板カム機構及び板カム機構を有するクランプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の板カム機構は、回転軸に固定された板カムであって、前記回転軸の回転中心からの距離が回転方向において少なくとも一部が異なる外形輪郭を有する板カムと、前記板カムの前記外形輪郭の周囲を覆うように配置されるとともに可撓性を有する環状部材と、前記環状部材と前記板カムとの間において転動自在に配置された複数の転動部材とを備え、前記板カムが前記回転軸とともに回転した際に、前記板カムの外形輪郭が、前記転動部材を介して、前記環状部材に伝搬する組付体と、前記環状部材の外周周面に当接するカムフォロワとを有するものである。
また、前記板カムが楕円カムとしてもよい。
【０００７】
また、本発明は、前記板カム機構を有するクランプ装置であって、ハウジングに対して固定された固定クランプ部材と、前記ハウジングに配置されているとともに、前記固定クランプ部材に対して接近離間方向に移動自在に配置された可動クランプ部材と、を備え、前記回転軸が、前記ハウジングに対して、無軸受状態で回動自在に支持され、前記カムフォロワが、前記可動クランプ部材に連結されているものである。
【０００８】
上記構成により、板カムはその外形輪郭を覆うように配置された環状部材に対して複数の転動部材を介して回動自在になっている。このため、回転軸を支持する部材には、転がり軸受けを設ける必要はなく、回転軸の軸方向の長さの短縮ができる。また、この結果、部品点数の削減図ることができる。
また、前記回転軸が、手動操作可能なレバーに連結されていてもよい。
また、前記回転軸が、回動を付与する駆動源に連結されていてもよい。
また、前記可動クランプ部材を前記固定クランプ部材に接近方向または離間方向へ付勢する付勢部材を備えていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の板カム機構及び板カム機構を有するクランプ装置によれば、転がり軸受の数を少なくすることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態のクランプ装置の斜視図。
【図２】一実施形態のクランプ装置の断面図。
【図３】一実施形態のクランプ装置の板カム機構において、機構ケースを省略した要部斜視図。
【図４】一実施形態のクランプ装置を構成する可動クランプ部材、固定クランプ部材、及びネジ部材の分解斜視図。
【図５】一実施形態のクランプ装置のクランパ本体ケースの斜視図。
【図６】一実施形態の板カム機構の斜視図。
【図７】一実施形態のクランプ装置の機構ケースの斜視図。
【図８】従来の板カム機構の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の板カム機構を、楕円カム機構に具体化して、該楕円カム機構を備えたクランプ装置について、図１〜図７を参照して説明する。
【００１２】
図１、図２に示すように、クランプ装置１０は、ハウジング２０、ハウジング２０に設けられた固定クランプ部材３０及び可動クランプ部材３２、ハウジング２０内に設けられた楕円カム組付体５０等を備えている。
【００１３】
ハウジング２０は、可動クランプ部材３２及び固定クランプ部材３０を収納するクランパ本体ケース２２と、楕円カム組付体５０を収納する機構ケース２３からなる。
【００１４】
図１、図２、及び図５に示すように、クランパ本体ケース２２は、可動クランプ部材３２及び固定クランプ部材３０をそれぞれ収納する一対の収納ブロック部２４、２５と、両収納ブロック部２４、２５の上部間を連結する連結部２６を備えており、収納ブロック部２４、２５の下部が対向するように全体形状が逆凹状に形成されている。
【００１５】
図２、図５に示すように、収納ブロック部２４、２５には、クランパ本体ケース２２の長さ方向に断面円形をなす収納孔２４ａ、２５ａが形成されている。なお、収納孔２４ａ、２５ａの断面形状は断面円形に限定するものではなく、他の断面形状でもよい。収納ブロック部２４、２５における相互に対向する対向面には、収納孔２４ａ、２５ａにそれぞれ連通した開口２４ｂ、２５ｂが形成されている。開口２４ｂ、２５ｂは、本実施形態では、半円状に形成されているが、この形状に限定するものではない。
【００１６】
図４に示すように、固定クランプ部材３０は、円柱状に形成されていて、図２に示すように収納ブロック部２５の収納孔２５ａに対して収納された状態で収納ブロック部２５に固定されている。可動クランプ部材３２は、円柱状に形成されていて、図２に示すように収納ブロック部２４の収納孔２４ａに対して収納された状態で収納ブロック部２４に対して、クランパ本体ケース２２の長さ方向、すなわち、固定クランプ部材３０に対して接近離間方向に移動自在にされている。
【００１７】
固定クランプ部材３０及び可動クランプ部材３２の互いに対向する下部端面には収納ブロック部２４、２５の開口２４ｂ、２５ｂから突出したクランプ部３０ｂ、３２ｂが形成されている。クランプ部３０ｂ、３２ｂの互いに対向する面は平坦面となっている。
【００１８】
なお、可動クランプ部材３２、及び固定クランプ部材３０の形状は、円柱状に限定するものではなく、収納孔２４ａ、２５ａに対して収納できる形状、例えば、嵌合できる形状であればよい。
【００１９】
図２に示すように、クランパ本体ケース２２の連結部２６及び収納ブロック部２５に収納された固定クランプ部材３０には、クランパ本体ケース２２の長さ方向に沿って貫通孔２６ａ、３０ａが同軸となるように形成されている。また、収納ブロック部２４に収納された可動クランプ部材３２には、貫通孔２６ａと同軸となるネジ孔３２ａが形成されている。ネジ孔３２ａには、固定クランプ部材３０の貫通孔３０ａ及び連結部２６の貫通孔２６ａに対して遊動自在に貫通されたネジ部材４０が取付けられている。
【００２０】
図４に示すようにネジ部材４０は、断面円形をなす棒部４１と、棒部４１先端に設けられた雄ネジ部４２と、棒部４１基端に設けられて拡径されたフランジ状の頭部４３を有していて、雄ネジ部４２が、可動クランプ部材３２のネジ孔３２ａに螺着されている。ネジ部材４０がクランパ本体ケース２２の長さ方向に往復移動することにより、可動クランプ部材３２は、固定クランプ部材３０に対して接近離間する。
【００２１】
図２に示すように、機構ケース２３は、周壁２７及び底壁２８により有底円筒状に形成されていて、その底壁２８が固定クランプ部材３０の外端面に対して植設された連結ピン３８等により一体に連結固定されている。
図２に示すように機構ケース２３内には、底壁２８側から先端開口３４に向けて順に小径部３５、大径部３６及び雌ネジ部３７を有している。
【００２２】
前記ネジ部材４０は、大径部３６及び小径部３５に頭部４３及び棒部４１の一部がそれぞれ位置するようにして、底壁２８に形成された透孔を貫通して配置されている。ネジ部材４０の頭部４３の近傍の棒部４１には、ブッシュ４５が外嵌されている。ブッシュ４５は、棒部４１に外嵌された筒部４５ａと該筒部４５ａの一端から張り出された外向きフランジ４５ｂとからなる。また、前記ブッシュ４５の筒部４５ａは皿バネ４４群の中心に設けられた透孔内に収納され、外向きフランジ４５ｂはネジ部材４０の頭部４３と、皿バネ４４群の一端部間に挟圧されている。
【００２３】
小径部３５内には、付勢部材としての複数の皿バネ４４が積層された状態で収納されている。複数の皿バネ４４を以下では皿バネ４４群という。皿バネ４４群の中心に設けられた透孔には、ネジ部材４０の棒部４１が挿通されている。そして、ネジ部材４０が可動クランプ部材３２のネジ孔３２ａに螺合されることにより、頭部４３が皿バネ４４群を圧縮して後述するクランプ力を発生させている。この可動クランプ部材３２のネジ孔３２ａに対する螺合（ネジ込み）は、後述する楕円カム組付体５０及びアジャストスクリュ５６を組み込む以前に、予め設定されたトルクで行われている。
【００２４】
これにより、皿バネ４４群は、その一端が底壁２８に当接して、他端がブッシュ４５を介してネジ部材４０の頭部４３を雌ネジ部３７側へ押圧することにより、ネジ部材４０を介して、可動クランプ部材３２を固定クランプ部材３０側へ、すなわち接近方向へ常時付勢する。
また、図２に示すように大径部３６には、楕円カム組付体５０が配置されている。楕円カム組付体５０は組付体に相当する。
【００２５】
図２、図３に示すように楕円カム組付体５０は、楕円形状を有する板カム５１と、板カム５１に一体に連結された回転軸５２と、板カム５１の外形輪郭の周囲を覆うように配置された可撓性の環状部材５３と、環状部材５３と板カム５１との間において転動自在に配置された複数の転動部材５４とを備えている。板カム５１は、楕円カムに相当する。複数の転動部材５４は、互いに同一径を有する円柱状のコロからなる。なお、転動部材５４間は、転動部材同士が転動自在に若干の隙間があることが好ましい。
【００２６】
回転軸５２は、板カム５１の長軸と短軸の交点を回転中心となるように板カム５１に対して取りつけられている。このようにして、回転軸５２が、板カム５１に取付けられていることにより、板カム５１の外形輪郭は回転軸５２の回転中心からの距離が回転方向において一部が異なるものとなる。
【００２７】
板カム５１、回転軸５２、環状部材５３及び転動部材５４の材質は限定はしないが、板カム５１、回転軸５２、転動部材５４は、剛性を有する金属が好ましい。また、環状部材５３は、例えばステンレスを挙げることができるが、この材質に限定するものではない。
【００２８】
環状部材５３は、前記複数の転動部材５４が板カム５１の周囲を覆うように配置された際に、板カム５１の外形輪郭に沿うように、すなわち、板カム５１の外形輪郭形状と相似形状または略相似形状となる大きさとされている。従って、楕円カム組付体５０は、板カム５１が回転軸５２とともに回転した際に、板カム５１の外形輪郭が、転動部材５４を介して、環状部材５３に伝搬するものとなっている。
【００２９】
図７に示すように回転軸５２の両端は、機構ケース２３の周壁２７に内外を貫通した透孔２７ａを介して外部に突出されている。また、回転軸５２の両端は、透孔２７ａの周縁に対して無軸受状態で回動自在に支持されている。透孔２７ａは、クランパ本体ケース２２の長さ方向に延びる長孔に形成されていて、回転軸５２、すなわち、楕円カム組付体５０の同方向への移動が透孔２７ａ（長孔）の延びる方向において許容されている。また、上記透孔２７ａによって、回転軸５２の両端は、回転は許容されるが図２において鉛直方向の移動が、規制されている。
【００３０】
また、図２に示すように機構ケース２３の雌ネジ部３７には、アジャストスクリュ５６が螺着されている。アジャストスクリュ５６は、皿バネ４４群の付勢力により押圧されたネジ部材４０の頭部４３と協働して楕円カム組付体５０を挟着して拘束する。
【００３１】
上記のように楕円カム組付体５０は、アジャストスクリュ５６とネジ部材４０の頭部４３によって拘束されるとともに、板カム５１が回転する際、この拘束状態が保持されながら、図７に示す透孔２７ａ（長孔）が延びる方向において、移動可能である。
【００３２】
ネジ部材４０はカムフォロアに相当し、ネジ部材４０と楕円カム組付体５０とにより楕円カム機構が構成されている。
【００３３】
回転軸５２の両端には、コ字状をなす取付部材５７を介して操作レバー５８が取付けられている。図２に示すように操作レバー５８は、鉛直方向に立った起立状態と、起立状態から図２において時計回り方向へ９０度回転した倒伏状態との間を選択的に操作可能となっている。図２に示す操作レバー５８が起立状態のときは、板カム５１はその長軸が鉛直方向に沿うように、かつ短軸が水平方向に配置されている。また、操作レバー５８が倒伏状態のときは、板カム５１は短軸が鉛直方向に向くように、かつ長軸が水平方向に向くように配置されている。
【００３４】
上記のように構成されたクランプ装置１０は、操作レバー５８が起立状態のときに可動クランプ部材３２と固定クランプ部材３０とにより、工作機械等に設けられたレールＲ等の対象物を挟着する常時閉形のクランプ装置となっている。この種のストッパ装置は、例えば、工作機械等のレールを移動するテーブルのストッパ装置として使用可能である。
（実施形態の作用）
上記のように構成されたクランプ装置１０の作用を説明する。
【００３５】
なお、説明の便宜上、図２に示すように、レールＲを、クランプ装置１０の固定クランプ部材３０と可動クランプ部材３２のクランプ部３０ｂ、３２ｂとにより挟着（クランプ）した状態から説明する。レールＲをクランプした状態では、操作レバー５８が起立状態となっている。このときのレールＲの可動クランプ部材３２と固定クランプ部材３０によるクランプ力は、皿バネ４４群が、ネジ部材４０の頭部４３により圧縮されたことにより発生している。
【００３６】
また、楕円カム組付体５０の環状部材５３は、板カム５１の周囲を覆うように配置された複数の転動部材５４により、板カム５１の外形輪郭の相似形状または略相似形状となって伝搬されて楕円形状となっている。
【００３７】
この状態で、操作レバー５８を付勢力に抗して９０度回転させて倒伏状態にすると、楕円カム組付体５０の板カム５１が回転軸５２と一体に回転されて、板カム５１の短軸が水平方向を向いた状態から鉛直方向を向き、一方、長軸は鉛直方向の向きから水平方向へ向く。
【００３８】
そして、この楕円カム組付体５０の外形輪郭形状は、複数の転動部材５４が板カム５１を覆うように配置されて可撓性の環状部材５３が楕円形状となっているため、板カム５１の長軸と短軸との長さの差分を圧縮量にして皿バネ４４群を圧縮する。従って、この圧縮量の分だけネジ部材４０が機構ケース２３からクランパ本体ケース２２側に移動し、すなわち、可動クランプ部材３２が固定クランプ部材３０から離間して、両クランプ部材の間隔が広がり、これによってレールＲが解放される。
【００３９】
また、倒伏状態の操作レバー５８を皿バネ４４群の付勢力に抗して起立状態にすると、鉛直方向に向いていた板カム５１の短軸が水平方向に向いて配置され、長軸が水平方向の向きから鉛直方向に向いて配置される。この結果、板カム５１の長軸と短軸との長さの差分だけ、ネジ部材４０が板カム５１（すなわち、板カム５１の相似形状等になっている環状部材５３）により移動して可動クランプ部材３２が固定クランプ部材３０に接近する。これによってレールＲが挟着される。
【００４０】
上記板カム機構では、回転軸５２を機構ケース２３に支持する部位は、簡単な長孔である透孔２７ａの周縁部で済み、板カム５１の周囲に配置された環状部材５３との間に介在配置された複数の転動部材５４があるため、回転軸５２の回転自体は、円滑に回転することができる。従って、新たに、機構ケース２３と回転軸５２間に転がり軸受を設ける必要がない。
本実施形態によれば、下記の特徴がある。
【００４１】
（１）本実施形態の板カム機構は、回転軸５２に固定された板カム５１であって、回転軸５２の回転中心からの距離が回転方向において少なくとも一部が異なる外形輪郭を有する板カム５１を有する。また、板カム機構は、板カム５１の外形輪郭の周囲を覆うように配置されるとともに可撓性を有する環状部材５３と、環状部材５３と板カム５１との間において転動自在に配置された複数の転動部材５４を備える。また、板カム機構は、板カム５１が回転軸５２とともに回転した際に、板カム５１の外形輪郭が、転動部材５４を介して、環状部材５３に伝搬する楕円カム組付体５０を備えていて、環状部材５３の外周周面に当接するネジ部材４０（カムフォロワ）を有する。
【００４２】
この結果、板カムは、環状部材５３との間において複数の転動部材を介して回転することができ、転がり軸受を省略して、回転軸を支持部材（例えば、機構ケース２３）に対して支持することができる。
（２）本実施形態の板カム機構では、板カム５１を、楕円カムとしている。この結果、楕円カムを有する板カム機構において、上記（１）の効果を奏する。
【００４３】
（３）本実施形態のクランプ装置１０は、クランパ本体ケース２２（ハウジング）に対して固定された固定クランプ部材３０と、機構ケース２３（ハウジング）に配置されているとともに、固定クランプ部材３０に対して接近離間方向に移動自在に配置された可動クランプ部材３２と、を備えている。また、回転軸５２が、機構ケース２３（ハウジング）に対して、無軸受状態で回動自在に支持され、ネジ部材４０（カムフォロワ）が、可動クランプ部材３２に連結されている。
この結果、このクランプ装置によれば、転がり軸受を省略して、回転軸を支持部材（例えば、機構ケース２３）に対して支持することができる。
【００４４】
（４）本実施形態のクランプ装置１０は、回転軸５２が、手動操作可能な操作レバー５８に連結されている。この結果、本実施形態のクランプ装置によれば、手動によりレバー操作が可能なクランプ装置において、上記（３）の効果を奏する。
【００４５】
（５）本実施形態のクランプ装置１０は、可動クランプ部材３２を固定クランプ部材３０に接近方向に付勢する皿バネ４４群（付勢部材）を備えていて、常時閉形のクランプ装置となっている。この結果、常時閉形のクランプ装置において、上記（３）の効果を奏する。
なお、本発明の実施形態は、前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように構成してもよい。
【００４６】
・前記実施形態の板カム機構を楕円カム機構としたが、本発明の板カム機構は楕円カム機構に限定されるものではなく、楕円以外の他の外形輪郭を有する板カム機構に具体化してもよい。すなわち、板カムを楕円カム以外のカムの形状にして、回転軸の回転中心からの距離が回転方向において少なくとも一部が異なる外形輪郭を有する板カムとしてもよい。
・前記実施形態では、転動部材を円柱コロとしたが、球、針、円錐コロに変更してもよい。
【００４７】
・前記実施形態のクランプ装置では、手動操作可能な操作レバーに回転軸５２を回転操作するようにした。この操作レバー５８に代えて、回転軸５２を、駆動源としてのモータ、或いはソレノイド等に直接或いはリンク機構等を介して連結して、回転軸を正回転及び逆回転できるようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
・前記実施形態では、クランプ装置１０の皿バネ４４群に代えて、コイルスプリング、板ばね等の他の弾性体等からなる付勢部材に変更してもよい。
【００４８】
・前記実施形態では、皿バネ４４群を機構ケース２３内に配置したが、収納ブロック部２４内において、付勢部材を可動クランプ部材３２を固定クランプ部材３０側へ付勢するように配置して、常時閉形のクランプ装置としてもよい。
【００４９】
・前記実施形態のクランプ装置１０は、可動クランプ部材３２を固定クランプ部材３０に接近方向に付勢する付勢部材を備えている。これに代えて、可動クランプ部材３２を固定クランプ部材３０に対して離間方向に付勢する付勢部材を備えていてもよい。この場合、クランプ装置は、常時開形のクランプ装置となる。例えば、収納ブロック部２４内において、前記弾性体としての付勢部材を配置して前記付勢部材により、可動クランプ部材３２を固定クランプ部材３０側へ付勢する。
・前記実施形態では、収納ブロック部２４に可動クランプ部材３２を配置し、収納ブロック部２５に固定クランプ部材３０を配置した。
【００５０】
この構成に代えて、収納ブロック部２４に固定クランプ部材３０を配置し、収納ブロック部２５に可動クランプ部材３２を配置してもよい。この場合、貫通孔２６ａを省略するとともに、機構ケース２３をクランパ本体ケース２２に対して固定するものとする。他の構成は、図２に示す構成と同様とする。このように構成したクランプ装置は、常時開形のクランプ装置とすることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０…クランプ装置、
２０…ハウジング、２２…クランパ本体ケース、２３…機構ケース２３、
２４…収納ブロック部、２４ａ…収納孔、２４ｂ…開口、
２５…収納ブロック部、２５ａ…収納孔、２５ｂ…開口、２６…連結部、
２６ａ…貫通孔、２７…周壁、２７ａ…透孔、２８…底壁、
３０…固定クランプ部材、３０ａ…貫通孔、３０ｂ…クランプ部、
３２…可動クランプ部材、３２ａ…ネジ孔、３２ｂ…クランプ部、
３３…底壁、３４…先端開口、３５…小径部、３６…大径部、
３７…雌ネジ部、３８…連結ピン
４０…ネジ部材（カムフォロア）、４１…棒部、４２…雄ネジ部、
４３…頭部、４４…皿バネ、４５…ブッシュ、４５ａ…筒部、
４５ｂ…外向きフランジ、５０…楕円カム組付体（組付体組）、
５１…板カム、５２…回転軸、５３…環状部材、５４…転動部材、
５６…アジャストスクリュ、５８…操作レバー、
１００…板カム、１０２…回転軸、１０４…カムフォロア、
Ｒ…レール。
【図１】
0006661233.tif 000002
【図２】
0006661233.tif 000003
【図３】
0006661233.tif 000004
【図４】
0006661233.tif 000005
【図５】
0006661233.tif 000006
【図６】
0006661233.tif 000007
【図７】
0006661233.tif 000008
【図８】
0006661233.tif 000009