(57)【要約】【課題】省スペース化及びコスト低減に適し、一段で高減速比が得られるハイポイド減速機付ＡＴＣを提供する。【解決手段】ハイポイド減速機付ＡＴＣ１０は、本体ケース１２内に回転可能かつ昇降可能に支持された出力軸１６と、該出力軸１６に対して直交するように、前記本体ケース１２に回転可能に支持されたカム軸５４を備えている。カム軸５４には、ハイポイドギア４０，ローラギアカム５０，シフトカム５６が連結されている。モータ６０の駆動軸６２の先端のピニオン６４とハイポイドギア４０が噛み合い、モータ６０の駆動力がカム軸５４に伝達され、ローラギアカム５０，ボール２８，タレット１８を介して出力軸１６を回転させる。また、カム軸５４の回転は、シフトカム５６，ボール９０，カムレバー７０，リンク７４，シフトレバー８０，シフトリング３０を介して、出力軸１６に伝達され、軸方向に往復移動させる。【選択図】図１
0003174925.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
駆動対象の出力軸を軸方向に往復移動させる第１のカム機構と、
モータの駆動力を前記第１のカム機構に伝達する減速機構と、
前記第１のカム機構と連動し、前記出力軸を回転させる第２のカム機構と、
を備えており、
前記減速機構が、
前記モータの駆動軸の先端に設けられたピニオンと、
該ピニオンと噛み合うハイポイドギアと、
該ハイポイドギアが固定されており、前記出力軸及びモータの駆動軸と直交するように、両端が回転可能に支持されたカム軸と、
からなることを特徴とするハイポイド減速機付ＡＴＣ。
【請求項２】
前記第１のカム機構が、
一端側を回転中心として揺動可能に支持されるカムレバーと、
該カムレバーの一方の主面に設けられた凸状部と、
前記減速機構によって前記カム軸とともに回転されるシフトカムと、
該シフトカムの端面に、回転中心からの距離が変化し、かつ、前記凸状部を受けるように形成されたカム溝と、
前記カムレバーと連動し、一端側を回転中心として揺動可能であって、他端側が前記出力軸と係合するシフトレバーと、
を含むことを特徴とする請求項１記載のハイポイド減速機付ＡＴＣ。
【請求項３】
前記第２のカム機構が、
前記出力軸と一体に回転するとともに、該出力軸を軸方向へ移動可能となるように保持し、かつ、外周に複数の凹部を有するタレットと、
前記凹部内に収納される磁石と、
磁性材料で形成されており、前記凹部に一部が収納されるとともに、前記磁石によって吸着保持される球状体と、
該球状体と係合する溝を外周面に備えており、前記第１のカム機構と連動して回転するローラギアカムと、
を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のハイポイド減速機付ＡＴＣ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、減速機構を備えたハイポイド減速機付ＡＴＣに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴＣ（自動工具交換装置）に取り付けられる減速機には様々な機構のものがあるが、その中でも、ハイポイドギアを利用した減速機構は、振動・騒音の少なさや、剛性の点で優れている。このようなハイポイド式の減速機として、下記特許文献１には、ハイポイドギアのアキシアル方向のがたつき抑制を目的としたハイポイドギヤ式減速機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５７５３２号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来は、減速機はモータに対して別付けとされてきたので、スペースをとってしまうという課題があった。また、始めから減速機とモータを一体に構成した場合と比べ、後から別付けとすると、コストの面でも割高になるという課題があった。
【０００５】
本考案は、以上のような点に着目したもので、省スペース化及びコストの削減が可能であって、一段で高減速比を得ることができるハイポイド減速機付ＡＴＣを提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案のハイポイド減速機付ＡＴＣは、駆動対象の出力軸を軸方向に往復移動させる第１のカム機構と、モータの駆動力を前記第１のカム機構に伝達する減速機構と、前記第１のカム機構と連動し、前記出力軸を回転させる第２のカム機構と、を備えており、前記減速機構が、前記モータの駆動軸の先端に設けられたピニオンと、該ピニオンと噛み合うハイポイドギアと、該ハイポイドギアが固定されており、前記出力軸及びモータの駆動軸と直交するように、両端が回転可能に支持されたカム軸と、からなることを特徴とする。
【０００７】
主要な形態の一つは、前記第１のカム機構が、一端側を回転中心として揺動可能に支持されるカムレバーと、該カムレバーの一方の主面に設けられた凸状部と、前記減速機構によって前記カム軸とともに回転されるシフトカムと、該シフトカムの端面に、回転中心からの距離が変化し、かつ、前記凸状部を受けるように形成されたカム溝と、前記カムレバーと連動し、一端側を回転中心として揺動可能であって、他端側が前記出力軸と係合するシフトレバーと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
他の形態は、前記第２のカム機構が、前記出力軸と一体に回転するとともに、該出力軸を軸方向へ移動可能となるように保持し、かつ、外周に複数の凹部を有するタレットと、前記凹部内に収納される磁石と、磁性材料で形成されており、前記凹部に一部が収納されるとともに、前記磁石によって吸着保持される球状体と、該球状体と係合する溝を外周面に備えており、前記第１のカム機構と連動して回転するローラギアカムと、を含むことを特徴とする。本考案の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【考案の効果】
【０００９】
本考案によれば、モータとハイポイド式減速機構を一体としたハイポイド減速機付のＡＴＣとしたので、省スペース化及びコストの削減が可能となる。また、ハイポイド式の減速機を利用するため、一段で高減速比が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本考案の実施例１のハイポイド減速機付ＡＴＣを示す図であって、(A)は全体構成を示す断面図，(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【図２】本考案の実施例２のハイポイド減速機付ＡＴＣの主要部を示す断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
以下、本考案を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
最初に、図１を参照しながら本考案の実施例１を説明する。図１(A)は本実施例のハイポイド減速機付ＡＴＣの全体構成を示す断面図，図１(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。本実施例のハイポイド減速機付ＡＴＣは、１段で必要な減速を得ることができるように、ハイポイド式の減速機をモータと一体に構成したハイポイド減速機を備えたものである。このようなハイポイド減速機付ＡＴＣは、工作機械等に対して外付け・内付けのいずれとしてもよいが、本実施例では内付け構成としている。自動工具交換装置は、出力軸の回転及び昇降を行うことにより、工作機械の主軸の古い工具と、ツールポット側の新しい工具を交換するためのものである。
【００１３】
本実施例のハイポイド減速機付ＡＴＣ１０は、自動工具交換装置の本体ケース１２内に回転可能かつ昇降可能に支持された出力軸１６と、前記本体ケース１２内に回転可能に支持されたカム軸５４を備えている。前記カム軸５４には、図１(B)に示すように、ハイポイドギア４０，ローラギアカム５０，シフトカム５６が連結されている。また、ハイポイド減速機付ＡＴＣ１０は、駆動軸６２の先端にピニオン６４が設けられたモータ６０を備えている。該モータ６０は、前記駆動軸６２が回転可能に本体ケース１２を貫通するように、モータベース６６によって本体ケース１２に取り付けられている。前記カム軸５４は、前記出力軸１６とモータ６０の駆動軸６２の双方に対して略直交している。このほか、ハイポイド減速機付ＡＴＣ１０には、カムレバー７０，リンク７４，シフトレバー８０などからなるレバーユニットが設けられている。
【００１４】
前記出力軸１６の一方の端部（図１(A)の上側）は、本体ケース１２のホルダ１４によって、回転可能かつ昇降可能に支持されており、その先端には、図示しない工具交換用アームが設けられている。前記出力軸１６の他端側（図１(A)の下側）の外周部には、前記出力軸１６とともに回転可能なタレット１８が設けられている。該タレット１８は、図示しないベアリングを有するホルダ２０によって、本体ケース１２の内側に回転可能に支持されている。前記ホルダ２０の下方は、キャップ２２によって覆われている。
【００１５】
また、前記タレット１８の外周面には、図１(B)に示すように、一定間隔で複数の凹部２４が設けられている。該凹部２４は、後述するローラギアカム５０の溝５２と係合するボール２８の一部を収容する球面部と、永久磁石２６を収納する収納部を含む。前記タレット１８を磁性体ないし磁性材料で形成することにより、永久磁石２６は、タレット１８に磁力によって吸着される。また、ボール２８も磁性材料で形成することにより、前記永久磁石２６に吸着される。前記タレット１８のボール２８と、ローラギアカム５０の溝５２を係合することにより、前記ローラギアカム５０が回転すると、タレット１８とともに出力軸１６が回転する。前記永久磁石２６及びボール２８を使用した伝達機構については、特許第４８５７２４１号に詳述されている。
【００１６】
更に、前記出力軸１６には、前記タレット１８の上方に、断面略コ字状の溝３２が全周にわたって形成されたシフトリング３０が固定されている。前記溝３２には、後述するシフトレバー８０のカムフォロア８６の一部が係合し、前記シフトレバー８０が揺動すると、前記シフトリング３０とともに出力軸１６が軸方向（図１の上下方向）に往復移動する。
【００１７】
次に、ハイポイドギア４０，ローラギアカム５０，シフトカム５６とその駆動機構について説明する。ハイポイドギア４０，ローラギアカム５０，シフトカム５６は、前記カム軸５４に固定されている。該カム軸５４は、図１(B)に示すように、軸受け４２，４４を介して、前記本体ケース１２に対して回転可能に支持されている。前記ハイポイドギア４０とローラギアカム５０は、一体となって回転するように適宜手段によって連結されている。前記ハイポイドギア４０の表面に形成された歯面４０Ａは、モータ６０の駆動軸６２の先端に設けられたピニオン６４と噛み合う。前記ローラギアカム５０は、前記タレット１８に吸着保持されたボール２８と係合する溝５２を外周に備えている。なお、溝５２の形状については公知である。
【００１８】
前記シフトカム５６は、その端面５６Ａが、前記ハイポイドギア４０の歯面４０Ａから所定の間隔を置くように配置されている。該シフトカム５６の端面５６Ａには、カムレバー７０の適宜位置に設けられたボール９０と係合するカム溝が形成されている。該カム溝は、回転中心からの距離が変化する形状となっている（図示省略）。前記カムレバー７０は、一方の端部７０Ａ側がピン７２を回転中心として揺動するように、本体カバー１２に図示しないベアリング等を介して固定されている。
【００１９】
前記カムレバー７０の他方の端部７０Ｂ側には、ピン７６を介してリンク７４の端部７４Ａ側が回動可能に連結されるとともに、前記リンク７４の回動を確保するための溝７５が形成されている。前記リンク７４は、前記カムレバー７０とシフトレバー８０を連結するものである。前記シフトレバー８０は、一方の端部８０Ｂがピン８２を回転中心として揺動するように、本体カバー１２に固定されており、他方の端部８０Ａ側には、前記出力軸１６のシフトリング３０の溝３２に一部が収容ないし係合可能なカムフォロア８６が回転可能に設けられている。更に、該シフトレバー８０の略中央部には、前記リンク７４の他方の端部７４Ｂが、ピン８４を介して回転可能に連結されるとともに、前記リンク７４の回動を確保するための溝８８が適宜範囲で形成されている。
【００２０】
次に、本実施例の作用を説明する。前記モータ６０によって駆動軸６２を回転させると、該駆動軸６２の先端に設けられたピニオン６４と、ハイポイドギア４０の歯面４０Ａとの噛み合いにより回転が伝達される。ここで、前記ピニオン６４とハイポイドギア４０により、駆動軸６２の回転数に対してハイポイドギア４０の回転数が小さくなる減速機構が形成される。前記ハイポイドギア４０が回転すると、これに連結されたローラギアカム５０，カム軸５４，シフトカム５６も回転する。
【００２１】
そして、前記ローラギアカム５０が回転すると、外周の溝５２に沿って案内されるボール２８を介して、回転力が前記タレット１８に伝達され、該タレット１８と一体に前記出力軸１６が非等速に回転を行う。非等速回転の機構については公知である。すなわち、ローラギアカム５０の溝５２と、出力軸１６と一体回転するタレット１８の外周に設けられた凹部２４と、該凹部２４内に収納された永久磁石２６及びボール２８により、前記出力軸１６を回転駆動する回転用のカム機構が形成される。
【００２２】
一方、前記ローラギアカム５０の回転と同時に、前記シフトカム５６も回転しており、該シフトカム５６の端面５６Ａのカム溝と、カムレバー７０に保持されたボール９０が係合しているため、前記シフトカム５６の回転に伴って、前記カムレバー７０がピン７２を回転中心として揺動する。すると、前記カムレバー７０にリンク７４を介して連結されたシフトレバー８０もピン８２を回転中心として揺動する。そして、該シフトレバー８０の端部８０Ａに設けられたカムフォロア８６と、前記出力軸１６に固定されたシフトリング３０の溝３２との係合によって、前記出力軸１６が軸方向に往復直線運動を行うようになる。すなわち、シフトカム５６のカム溝，該カム溝に係合するボール９０，該ボール９０を備えたカムレバー７０，該カムレバー７０と連動可能なシフトレバー８０，該シフトレバー８０の端部のカムフォロア７６，該カムフォロア７６と係合する溝３２を備えたシフトリング３０により、出力軸１６を軸方向に往復駆動する直進用のカム機構が形成される。
【００２３】
上述したように、前記モータ６０を駆動すると、駆動軸６２，ピニオン６４，ハイポイドギア４０を介して、ハイポイドギア４０とともにローラギアカム５０及びシフトカム５６が回転する。すると、ローラギアカム５０の溝５２と係合するボール２８によって、出力軸１６が間欠回転し、シフトカム５６の回転により、ボール９０，カムレバー７０，リンク７４，シフトレバー８０，カムフォロア８６によって、出力軸１６が軸方向に昇降移動する。前記出力軸１６が昇降及び回転することにより、該出力軸１６の先端に固定された図示しない工具交換用アームが所望のタイミングで回転・昇降し、工具の交換が可能となる。具体的には、前記出力軸１６の先端の工具交換用アームが待機位置から９０度回転→古い工具のアンロック（ロック解除）→下方移動→１８０度回転→上方移動→新しい工具のクランプ→逆方向に９０度回転という具合である。
【００２４】
このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)モータ６０と減速機を一体構造としたので、省スペース化が可能となる。また、減速機部分のみを、モータ６０に後付けにする場合に比べてコスト削減を図ることができる。
(2)減速機としてハイポイド式の減速機を用いたので、一段で高減速比が得られる。
(3)ローラギアカム５０の回転を出力軸１６に伝達するカム機構において、ボール２８を介して駆動力を伝達するとともに、該ボール２８を永久磁石２６によってタレット１８に吸着保持することとしたので、動力伝達部の耐久性の向上を図ることができる。また、バックラッシュが不要（ないし低減可能）になるため、減速機構における高速回転，高剛性の回転が可能となる。
【実施例２】
【００２５】
次に、図２を参照しながら本考案の実施例２を説明する。なお、上述した実施例１と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする。前記実施例１は、ハイポイド減速機付ＡＴＣを、自動工具交換装置（ＡＴＣ）の本体カバー内に設ける構成としたが、本実施例は、装置外部に外付けにした例である。図２は本実施例のハイポイド減速機付ＡＴＣの主要断面図であって、前記実施例１の図１(B)に相当する図面である。図２に示すハイポイド減速機付ＡＴＣ１００は、本体カバー１２の外側に設けられており、減速機部分は減速機カバー１０２により覆われている。本実施例では、カム軸１０４は、前記本体カバー１２から減速機カバー１０２にかけて設けられており、一端側は、前記本体カバー１２に設けた軸受け１０８により回転可能に支持され、他端側は、減速機カバー１０２に設けた軸受け１０６により回転可能に支持されている。
【００２６】
前記減速機カバー１０２内において、前記カム軸１０４の一端側には、ハイポイドギア４０が固定され、モータ６０の出力がピニオン６４を介して伝達される。また、前記本体カバー１２内において、前記カム軸１０４の他端側にはローラギアカム１１０が固定され、カム軸１０４とともに回転可能となっている。前記ローラギアカム１１０の外周には、タレット１８に保持されたボール２８の一部が収容ないし係合する溝１１２が形成されている。ボール２８を介した回転用のカム機構は、前記実施例１と同じである。なお、本実施例では、前記ローラギアカム１１０の端面１１０Ａに、カムレバー７０のボール９０と噛み合うカム溝１１４が形成されている。したがって、ローラギアカム１１０が回転すると、ボール２８を介してタレット１８が回転することで出力軸１６が回転し、更に、ボール９０及びカムレバー７０等を介してシフトリング３０が移動することで、出力軸１６が往復駆動する。すなわち、本実施例では、ローラギアカム１１０が、前記実施例１のシフトカム５６を兼ねる構成となっている。本実施例においても、モータ６０の出力の伝達にハイポイドギア４０を利用しているため、一段で必要な減速比をまかなうことが可能である。
【００２７】
なお、本考案は、上述した実施例に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法，材質は一例であり、同様の作用を奏するように適宜変更してよい。例えば、前記タレット１８の材質も一例であり、同様の効果を奏するものであれば、必要に応じて適宜変更してよい。
(2)前記実施例で示したボール２８は、剛球が好適であるが、それに限定されるものではなく、同様の効果を奏するものであれば、公知の各種の球状体を利用してよい。また、ボール２８を利用した出力軸１６への回転の伝達も一例であり、同様の効果を奏する範囲内で適宜変更可能である。
(3)カムレバー７０に設けるボール９０の取付機構についても、前記ボール２８の場合と同様に永久磁石２６を利用した吸着機構としてもよいし、他の公知の各種の機構を利用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本考案によれば、モータとハイポイド式減速機構を一体としたハイポイド減速機付のＡＴＣとしたので、省スペース化が要求されるＡＴＣの用途に適用できる。特に、一段で高減速機が必要な場合に好適である。
【符号の説明】
【００２９】
１０：ハイポイド減速機付ＡＴＣ
１２：本体ケース
１４，２０：ホルダ
１６：出力軸
１８：タレット
２２：キャップ
２４：凹部
２６：磁石
２８：ボール
３０：シフトリング
３２：溝
４０：ハイポイドギア
４０Ａ：歯面
４２，４４：軸受け
５０：ローラギアカム
５２：凹部
５４：カム軸
５６：シフトカム
５６Ａ：端面
６０：モータ
６２：駆動軸
６４：ピニオン
６６：モータベース
７０：カムレバー
７０Ａ，７０Ｂ：端部
７２：ピン
７４：リンク
７４Ａ，７４Ｂ：端部
７５，８８：溝
７６：ピン
８０：シフトレバー
８０Ａ，８０Ｂ：端部
８２，８４：ピン
８６：カムフォロア
８８：溝
９０：ボール
１００：ハイポイド減速機付ＡＴＣ
１０２：減速機カバー
１０４：カム軸
１０６，１０８：軸受け
１１０：ローラギアカム
１１０Ａ：端面
１１２：溝
１１４：カム溝
【図１】
0003174925.tif 000003
【図２】
0003174925.tif 000004