(57)【要約】【課題】バランサ機構をコンパクトにする。【解決手段】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、上記回転軸に固定された偏芯部材と、上記偏芯部材を上記第１方向に直交する上記第２方向に付勢する付勢部材と、上記付勢部材を上記第１方向および上記第２方向に直交する第３方向に沿って移動可能に支持する支持部材とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記回転軸に固定された偏芯部材と、
前記偏芯部材を前記第１方向に直交する第２方向に付勢する付勢部材と、
前記付勢部材を前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に沿って移動可能に支持する支持部材とを備えた、バランサ機構。
【請求項２】
前記支持部材は、
前記付勢部材の外周に設けられたブッシュと、
前記第１方向の両側から前記ブッシュを挟持する一対のレールとを含む、請求項１に記載のバランサ機構。
【請求項３】
前記回転軸は、前記回転軸の軸心方向に延びる孔を有し、
前記孔の内周面にロータリージョイントが形成された、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】
前記回転軸に対して同軸上に回転可能に支持され、前記付勢部材に対して前記回転軸の反対側に位置し、前記偏芯部材を固定する第２回転軸をさらに含む、請求項１または請求項２に記載のバランサ機構。
【請求項５】
前記付勢部材はガススプリングを含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のバランサ機構。
【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】
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】
【０００７】
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、上記回転軸に固定された偏芯部材と、上記偏芯部材を上記第１方向に直交する第２方向に付勢する付勢部材と、上記付勢部材を上記第１方向および上記第２方向に直交する第３方向に沿って移動可能に支持する支持部材とを備える。
【０００８】
上記構成によれば、支持部材によって付勢部材を第３方向に移動可能に支持しているため、回転軸の回転に伴なう偏芯部材の第３方向に沿った移動に追随して付勢部材を移動させながら偏芯部材を第２方向に付勢することができる。この結果、バランサ機構をコンパクトに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１〜５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】本発明の実施の形態１に係るバランサ機構の第１の状態をインデクサ装置の側面側から見た図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るバランサ機構の第２の状態をインデクサ装置の側面側から見た図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るバランサ機構の正面断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るバランサ機構をインデクサ装置の側面側から見た図である。
【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】本発明の実施の形態４に係るバランサ機構の正面断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係るバランサ機構をインデクサ装置の側面側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、後述する実施の形態１〜５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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
（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。図３，図４は、図１に示すバランサ機構の第１の状態、第２の状態をインデクサ装置の側面側から見た図である。
【００１９】
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に示すように、バランサ機構１は、ケーシング１０と、軸受２０と、内軸３０と、リング部材４０と、ピン５０と、ガススプリング６０と、ハウジング７０と、ブッシュ８０と、レール９０とを含む。
【００２０】
ケーシング１０は、回転軸２００のほか、軸受２０、内軸３０、リング部材４０、ピン５０、ガススプリング６０、ハウジング７０、ブッシュ８０、およびレール９０を収納する内部空間を形成する。
【００２１】
軸受２０は、ケーシング１０に固定され、回転軸２００を回転可能に支持する。回転軸２００は、その軸心方向（矢印ＤＲ１方向）に延びる孔が形成された筒形状を有する。回転軸２００の孔には、ケーシング１０に固定された内軸３０が挿入される。回転軸２００の内周面と内軸３０の外周面との間にはロータリージョイントが形成されている。回転軸２００および内軸３０は、各々、油路２００α，３０αを有する。内軸３０に形成された油路３０αおよび回転軸２００に形成された油路２００αを通じて、ケーシング１０に導入された加圧油をターンテーブル１００内の油路等に送り込むことが可能である。
【００２２】
回転軸２００の外周にリング部材４０が外嵌されている。リング部材４０にピン５０が挿通されている。これにより、回転軸２００に対して偏芯するように配置され、回転軸２００に固定された「偏芯部材」としてのピン５０を設けることができる。
【００２３】
ガススプリング６０は、回転軸２００の下方からピン５０およびリング部材４０を介して回転軸２００を支持する。ガススプリング６０は、シリンダ６１と、プランジャ６２と、取付部材６３とを含む。取付部材６３にはピン５０が挿通されている。取付部材６３とピン５０とは互いに相対回転可能である。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、ピン５０に対して、図２中の上下方向の付勢力を加える。
【００２４】
シリンダ６１およびプランジャ６２は、ハウジング７０に挿入されている。プランジャ６２の外周には、ブッシュ８０が設けられている。プランジャ６２の先端は、ハウジング７０の底面に当接されている。ブッシュ８０を矢印ＤＲ１方向の両側から挟持するようにレール９０（９０Ａ，９０Ｂ）が設けられている。なお、図３、図４に示すように、レール９０は、ボルトを介してケーシング１０の一部を構成する部材１１に固定されている。
【００２５】
図３に示す状態では、ピン５０は回転軸２００の軸心の直下に位置している。このとき、シリンダ６１およびプランジャ６２の中心軸も回転軸２００の軸心を含む平面上に位置している。
【００２６】
図３に示す状態から回転軸２００が回転すると、回転軸２００に対して偏芯しているピン５０は、図４に示すように、図３の状態から上方に移動しつつ矢印ＤＲ２方向にも移動する。本実施の形態においては、ピン５０に対して下方から付勢力を付加するガススプリング６０が矢印ＤＲ２方向に往復動可能に構成されている。ガススプリング６０は、ハウジング７０とともに、ピン５０の矢印ＤＲ２方向の移動に追随して移動する。ガススプリング６０は、回転軸２００の回転に伴なって、矢印ＤＲ２方向に移動する。ガススプリング６０およびハウジング７０は、回転軸２００の軸心方向（矢印ＤＲ１方向）およびガススプリング６０の付勢力の方向（上下方向）に対して直交する矢印ＤＲ２方向に移動可能に支持される。
【００２７】
本実施の形態に係るバランサ機構によれば、ガススプリング６０によってピン５０を上下方向に支持することにより、回転軸２００，３００が回動する際のターンテーブル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）を抑制することが可能である。ここで、ガススプリング６０がピン５０の移動に追随して移動するため、回転軸２００およびピン５０の回転運動を往復運動に変換する部材を設けることなく、ガススプリング６０の上下方向の付勢力をピン５０に伝達することができる。この結果、バランサ機構をコンパクトに形成することができる。特に、ガススプリング６０およびハウジング７０の移動方向である矢印ＤＲ２方向において、バランサ機構をコンパクトに形成することができる。
【００２８】
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係るバランサ機構の正面断面図である。図６は、図５に示すバランサ機構をインデクサ装置の側面側から見た図である。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５，図６に示すとおり、ガススプリング６０およびハウジング７０を回転軸２００の上方に設けたものである。
【００２９】
ガススプリング６０は、ピン５０に対して上方から付勢力を付加する。ガススプリング６０は、ハウジング７０とともに、回転軸２００の回転に伴なって、矢印ＤＲ２方向に移動する。
【００３０】
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、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。
【００３１】
（実施の形態３）
図７は、実施の形態３に係るバランサ機構の正面断面図である。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に示すとおり、回転軸２００の内周のロータリージョイントを省略したものである。
【００３２】
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、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。
【００３３】
（実施の形態４）
図８は、実施の形態４に係るバランサ機構の正面断面図である。本実施の形態に係るバランサ機構４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８に示すとおり、ガススプリング６０を挟んで回転軸２００の反対側に第２回転軸２００Ａを設けたことを特徴とする。
【００３４】
第２回転軸２００Ａは、軸受２０Ａ（２０Ａ１，２０Ａ２）によってケーシング１０に回転可能に支持される。ピン５０の一端（図８中左端）は回転軸２００に固定され、ピン５０の他端（図８中右端）は第２回転軸２００Ａに固定される。第２回転軸２００Ａは回転軸２００と同軸に配置される。
【００３５】
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、コンパクトなバランサ機構が実現される。さらに、回転軸２００と第２回転軸２００Ａとによってピン５０が両端支持されているため、ガススプリング６０の付勢力による回転軸２００のぶれが小さくなる。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。
【００３６】
（実施の形態５）
図９は、実施の形態５に係るバランサ機構をインデクサ装置の側面側から見た図である。本実施の形態に係るバランサ機構５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９に示すとおり、ガススプリング６０およびハウジング７０を回転軸２００の側方に設けたものである。
【００３７】
ガススプリング６０は、ピン５０に対して側方から付勢力を付加する。ガススプリング６０は、ハウジング７０とともに、回転軸２００の回転に伴なって、矢印ＤＲ３方向に移動する。
【００３８】
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、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。
【００３９】
（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。
【００４０】
上述の実施の形態では、１つのガススプリングを設け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、実施の形態１に係る構造と実施の形態２に係る構造とを組み合わせて、ガススプリング６０を回転軸２００の上下に設けてもよい。
【００４１】
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（たとえば、ロボットアーム等）に適用可能である。
【００４２】
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】
【００４３】
１〜５  バランサ機構、１０  ケーシング、２０，２０Ａ，２０Ａ１，２０Ａ２  軸受、３０  内軸、４０  リング部材、５０  ピン、６０  ガススプリング、６１  シリンダ、６２  プランジャ、６３  取付部材、７０  ハウジング、８０  ブッシュ、９０，９０Ａ，９０Ｂ  レール、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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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