JP4634577B2 - ハウジング揺動式カム装置、及びこれを用いたワークシフター - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力軸に複合運動（回転運動とその軸方向への往復運動）をさせるとともにハウジング自体を揺動させることが可能な、各種の自動工作機械等への適用に好適なカム装置、及びそのカム装置を用いてなるワークシフターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ワーク保持手段を有した２つの器機間で相互にワークを移し替えるワークシフターとして、例えば工作機械のツールシフターがある。このツールシフターは、工具ラック内に収納されてツールポットに保持された工具とその側方の待機マガジンのツールポットに保持された工具とを、ＮＣ指令等により移送用アームで取り出して順次相互に入れ替えて保持させるようにしたものであり、このようなツールシフターにおいては、その移送用アームをカム装置で駆動するものがある。
【０００３】
ところで、この種のカム装置として、ハウジングに入力軸と出力軸とを直角に交差するように配設して、それらをそれぞれハウジングに回転自在に軸支するとともに、出力軸は更にその軸方向に摺動移動自在に支持し、それら入力軸と出力軸との間には入力軸の等速回転運動を出力軸の正逆回転運動と軸方向への往復運動に変換するカム機構を介設したものが知られている。
【０００４】
上記カム機構は、入力軸に固定されたローラギアカムと、出力軸にスプライン嵌合されてハウジングに回転自在に支持されるとともにカムフォロアーが上記ローラギアカムの外周面に形成されたテーパリブに係合される従節ターレットと、ハウジングに支点部が回動自在に支持され力点部が上記ローラギアカムの片側端面に刻設された無端状の溝カムに係合されるとともに作用点部が出力軸の外周面に形成された環状の溝に係合される揺動アーム等からなっており、入力軸が回転するとテーパリブの入力軸方向への変位で従節ターレットを介して出力軸が正逆回転され、かつ揺動アームを介して出力軸がその軸方向に往復移動されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記カム装置（ピックアンドプレース装置）でツールシフターの移送用アーム等を駆動させるようにすると、その出力軸の軸方向への往復運動により工具を移送用アームで保持手段に差し込む又は引き抜く等の着脱動作、及び出力軸の正逆回転運動若しくは間歇回転運動により工具を工具ラックへの受け渡し位置から待機マガジンの工具保持位置までの間を往復移動・待機させる等の移動・待機動作を行わせることはできるが、収納効率を上げるために工具がラック内で相互に近接保持されていると、移送用アームを工具に係合させるにあたって隣接する工具との干渉の面から、移送アームを旋回させて係合させるのが困難になる。
【０００６】
従って、この様な場合には、移送用アームを直線的に伸縮可能な構造にして、これを伸縮作動させる機構が必要となり、この伸縮作動機構は別途に設けた電動モータなどの駆動装置を電気的にシーケンシャル制御させるようにしなければならない。
【０００７】
しかしながら、電気回路で伸縮作動機構の作動を上記移送用アームの動きに合わせて制御させるようにとすると、その移送用アームの各動作の終了を確認してから伸縮作動機構の駆動装置を作動させるようにしなければならないので、その作動制御に時間的なロスが多くなり、また電気回路がかなり複雑なものとなって（特に動作タイミングをオーバーラップさせる必要がある場合にはより回路が複雑になって設定も難しくなる。）、その製造コストを高騰させてしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、カム装置自体を揺動させて出力軸の位置を近似的に直線状に移動させることができ、しかもその揺動運動をカム装置の入力軸の回転から取り出して、出力軸の動作に同期させて揺動させることができるハウジング揺動式カム装置、及びこれを用いたワークシフターを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１に示す発明のハウジング揺動式カム装置は、ハウジングに回転自在に軸支された入力軸と、該ハウジングに回転可能に、かつ軸方向に摺動移動可能に軸支された第１出力軸と、該ハウジングに回転可能に軸支された第２出力軸と、該入力軸の回転を該第１出力軸の回転運動に伝達する第１カム機構と、該入力軸の回転を該第１出力軸の軸方向の往復運動に変換して伝達する第２カム機構と、該入力軸の回転を該第２出力軸の揺動回転に変換して伝達する第３カム機構とを備えたカム装置において、該ハウジングを機台などの固定系に揺動自在に軸支するとともに、該第２出力軸と固定系との間に、該第２出力軸の揺動回転を該ハウジングの揺動運動に変換するリンク機構を設け、
前記第１出力軸が前記入力軸に対して直角に交差して配設されるとともに、前記第２出力軸が該入力軸に平行に配設され、
前記第１カム機構が、前記入力軸に固設されて外周面上に所定の幾何学的曲線をなすテーパリブを有するローラギヤカムと、該第１出力軸の軸方向への移動を許容してこの第１の出力軸の外周側に同軸上にスプライン嵌合されて設けられるとともに上記ハウジングに回転自在に軸支された従節ターレットと、該従節ターレットの外周面上に設けられて該ローラギヤカムのテーパリブに係合するカムフォロアーとからなり、
前記第２カム機構が、該ローラギヤカムの一方の端面に設けられて所定の幾何学的曲線を有する無端状の第１溝カムと、該ハウジングに支点部が回動自在に軸支されて力点部が該第１溝カムに係合されるとともに作用点が該第１出力軸の外周側に形成された溝部に係合される第１揺動アームとからなり、
前記第３カム機構が、該ローラギヤカムの他方の端面に設けられて所定の幾何学的曲線を有する無端状の第２溝カムと、該第２出力軸の内側軸端に一端が固設されて他端が該第２溝カムに係合される第２揺動アームとからなり、
前記リンク機構が、該第２出力軸の外側軸端に一端が固設されて他端が径方向外方に延出する第３揺動アームと、該第３揺動アームの延出端に一端が回転可能に軸支されて他端が前記固定系に回転可能に軸支された連接棒とからなる、
ことを特徴とする。
【００１０】
上記のように構成される本発明のハウジング揺動式カム装置では、入力軸の回転に伴って第１出力軸が回転及び軸方向に伸縮動作するだけでなく、カム装置がハウジングごと揺動動作するので、第１出力軸の平面的位置を、別途に動力源やこれを制御するための複雑な電気回路、及び作動機構等を設けることなく、第１出力軸の動きに同期させて機械的に制御して、しかも可及的に直線状に近づけて移動させることができる。
【００１２】
また、入力軸が回転すると、ローラギヤカムの第１溝カムに力点部が係合された第１揺動アームがその回転角度に応じて上下に揺動し、この第１揺動アームの揺動はケーシングの軸受け部と従節ターレットとに摺動自在に支持された第１出力軸に伝達されて、第１出力軸がその軸方向に沿って上下に往復運動される。またこれと同時に、ローラギヤカムのテーパリブは入力軸の回転角度に応じてその入力軸の軸方向に変位し、この変位に応じてそのテーパリブにカムフォロアーが係合された従節ターレットは、そのテーパリブの外形状に相応して回転運動される。そしてこの従節ターレットの回転運動はこれの内側面にスプライン嵌合された第１出力軸に伝達され、この結果、第１出力軸は上記のようにその軸方向に往復運動されるとともにその軸回りにも回転運動される。
【００１３】
一方、ローラギアカムの第２溝カムに揺動端が係合した第２揺動アームは、入力軸の回転によりその回転角度に応じて揺動され、これにより第２出力軸が揺動回転されて、この第２出力軸によって上記第１出力軸の複合運動に同期した揺動回転が取り出される。そして、この揺動回転により第３揺動アームの延出端が揺動するが、その延出端には固定系とを繋いで連接棒が設けられているので、この連接棒を介して固定系に反力をとって、第３揺動アームの揺動に伴いハウジングが第１出力軸の複合運動に同期した揺動運動をする。従って、このハウジングの揺動運動により、第１出力軸の平面的位置を、複雑な電気回路を使用せずに、第１出力軸の動きに同期させて機械的に制御して、可及的に直線状に近づけて移動させることができるようになる。しかも、入力軸の回転をローラギヤカムや溝カムなどのガタ付きのない確動カムを介して第１出力軸の回転・伸縮運動、及びハウジングの揺動運動に変換するから、極めて動作精度・信頼性の高いハウジング揺動式カム装置が得られる。
【００１４】
請求項２に示す発明のワークシフターは、２つのワーク保持器機間の中央に設置されて、一方のワーク保持器機に保持されたワークを他方のワーク保持器機に移送するワークシフターであって、前記請求項１に記載のハウジング揺動式カム装置と、該ハウジング揺動式カム装置の第１出力軸に固設されて径方向外方に延びる先端部にワーク保持手段を有したワーク移送用アームとを備えてなり、該第１出力軸は該ワーク移送用アームの先端を旋回させて交互に両ワーク保持器機側に向けて停留させ、該ワーク移送用アームの停留中に、該ハウジング揺動式カム装置は該ワーク移送用アームの先端方向に停留期間をもって揺動移動され、該ハウジング揺動式カム装置の停留期間中に、該第１出力軸が軸方向に伸長あるいは短縮されて摺動移動される、ことを特徴とする。
【００１５】
上記のように構成される本発明のワークシフターでは、ハウジング揺動式カム装置はそれ自身を揺動させて第１出力軸の位置を近似的に直線状に移動させ得、しかもその揺動運動を自身のカム装置の入力軸の回転から取り出して、第１出力軸の動作に同期させて揺動させることができるので、移送用アームを直線的に伸縮作動可能な構造にして別途に設けた電動モータなどの駆動装置で、これをシーケンシャル制御させるような複雑な構成を採用することなく、ワーク保持器に相互に近接して多数保持されているワークに、その隣接するワークとの干渉を避けて、移送用アームを係合させることができ、ワークシフターのコスト低減化が図れる。また、ハウジングの揺動移動により、移送用アームの長さ以上にワークを移動させることができるので、２つのワーク保持器機間に距離があるような場合でもこれに対応してワークの移送を行わせることができ、逆に距離が近接している場合でも、移送用アームを短く形成してワークの移送を行わせることができ、狭隘な空間内にも設置することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な一実施例を添付図面に基づき詳述する。
図１は本発明に係るハウジング揺動式カム装置を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は連接棒を示す部分図である。図２は図１（ａ）のハウジング部分を破断してその内部を示す部分断面図、図３は図１（ｂ）のハウジング部分を破断してその内部を示す部分断面図、図４は図１（ｃ）のハウジング部分を破断してその内部を示す部分断面図である。また、図５は図１（ｂ）の背面側をそのハウジング部分を破断して内部を示す部分断面図である。
【００１７】
これらの図に示すように、ハウジング揺動式カム装置２０はハウジング２１と、このハウジング２１に回転自在に軸支された入力軸２２と、この入力軸２２に直角に交差するように配設されてそのハウジング２１に回転自在にかつ軸方向に摺動移動自在に軸支された第１出力軸２３と、上記入力軸２２に平行に配設されてそのハウジング２１に回動自在に軸支された第２出力軸２４と、それら入力軸２２と第１出力軸２３及び第２出力軸２４との間に介設されて、入力軸２２の回転運動を第１出力軸２３の間歇回転運動に変換して伝達する第１カム機構２５Ａと、入力軸２２の回転運動を第１出力軸２３の軸方向への往復運動に変換して伝達する第２カム機構２５Ｂ、及び入力軸２２の回転運動を第２出力軸２４の揺動回転運動に変換して伝達する第３カム機構２５Ｃとから主に構成され、これらのカム機構２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは次のように構成されている。
【００１８】
即ち、図示するハウジング揺動式カム装置２０では入力軸２２は水平方向に配設されており、この入力軸２２にはこれに同軸にローラギアカム２６が固定され、このローラギアカム２６の外周面２６ａには上記入力軸２２の回転角度に応じてその入力軸２２の軸方向に沿って変位する螺旋状の所定の幾何学的曲線を有するテーパリブ２７が形成されている。
【００１９】
他方、上記第１出力軸２３は垂直方向に配設されており、この第１出力軸２３にはその下端部に横断面が正方形の四角形状をなすスプライン軸部２３ａが形成され、このスプライン軸部２３ａにはこれに同軸上にスプライン嵌合されて第１出力軸２３の軸方向への摺動移動を許容するとともに、下端の外周面がハウジング２１にベアリング２１ａを介して正逆回転自在にかつ軸方向への移動を規制されて軸支される従節ターレット２８が設けられている。また、この従節ターレット２８の上端の外周面にはその円周上に等間隔をあけてカムフォロアー２９が複数個配設されており、これらのカムフォロアー２９は相隣りあう２つが順次上記テーパリブ２７に係合してこのテーパリブ２７をその左右（図２では上下になっている。）の側方から挟持するようになっている。
【００２０】
また、図５に示すように、上記ローラギアカム２６の片側端面２６ｂには、入力軸２２の回転角度に応じてその軸芯からの距離が変位する所定の幾何学的曲線を有する無端状の第１溝カム３０が刻設されている。この第１溝カム３０には、第１揺動アーム３１の略中央部の力点部に設けられた第１転子３２が係合されており、その揺動アーム３１はその一端の支点部３３がハウジング２１に回動自在に軸支され、他端の作用点部に設けられた第２転子３４が上記第１の出力軸２３の外周側に形成された環状溝部３５に係合されている。
【００２１】
つまり、第１カム機構２５Ａはローラギヤカム２６とターレット２８及びカムフォロアー２９等とからなり、第２カム機構２５Ｂは第１溝カム３０と第１揺動アーム３１、第１，第２転子３２，３４、環状溝部３５等とからなる。
【００２２】
また、ローラギアカム２６の他端面２６ｃには入力軸２２の回転角度に応じてその軸芯からの距離が変位する所定の幾何学的曲線を有する無端状の第２溝カム３６が刻設されており、この第２溝カム３６には第２出力軸２４に一端が固着されて設けられた第２揺動アーム３７の他端の揺動端の転子３８が係合されている。つまり、第３カム機構２５Ｃは第２溝カム３６と、第２揺動アーム３７、及び転子３８等からなっている。
【００２３】
なお、上記第１、第２溝カム３０，３６は必ずしもローラギヤカム２６の端面２６ｂ，２６ｃに直接刻設して一体形成する必要はなく、別体のディスクにに形成して一体的に固定して設ける要にしても良い。
【００２４】
従ってこのハウジング揺動式カム装置２０では、入力軸２２が回転すると、ローラギアカム２６の第１溝カム３０に力点部が係合された第１揺動アーム３１がその回転角度に応じて上下に揺動し、この第１揺動アーム３１の揺動はハウジング２１の軸受け部と従節ターレット２８とに摺動自在に支持された第１出力軸２３に伝達されて、第１出力軸２３がその軸方向に沿って上下に往復運動される。
【００２５】
またこれと同時に、ローラギアカム２６のテーパリブ２７は入力軸２２の回転角度に応じてその入力軸２２の軸方向に変位し、この変位に応じてそのテーパリブ２７にカムフォロアー２９が係合された従節ターレット２８は、そのカムフォロアー２９が順次そのテーパリブ２７に係合してそのテーパリブ２７の外形状に相応して間歇回転運動される。そしてこの従節ターレット２７の回転運動はこの従節ターレット２７の内側面にスプライン嵌合された第１出力軸２３に伝達され、この結果、第１出力軸２３は上記のようにその軸方向に往復運動されるとともにその軸回りにも回転運動される。
【００２６】
一方、ローラギアカム２６の第２溝カム３６に揺動端の転子３８が係合した第２揺動アーム３７は、入力軸２２の回転によりその回転角度に応じて揺動され、これにより第２出力軸２４が揺動回転されて、この第２出力軸２４によって上記第１の出力軸２３の複合運動に同期した揺動回転が取り出される。
【００２７】
ところで、ハウジング揺動式カム装置２０は、そのハウジング２１が機台等の固定系に固設される支持軸４０に回転可能に軸支されて設けられる。図示例では、ハウジング２１には第２出力軸２４に直交して側方に延びる支持アーム４２が一体形成され、この支持アーム４２の先端にはボス部４４が一体形成されていて、このボス部４４が支持軸４０に回転自在に軸支されている。また、固定系に固設された支持軸４０にはボス部４４に近接して、当該ボス部４４より大径なフランジ４０ａが一体形成されており、このフランジ４０ａにはこれより更に径方向外方に延出されて反力受けロッド４６が一体形成されている。
【００２８】
また、第２出力軸２４には、ハウジング２１から外部に突出した軸端部に一端が固設されて第３揺動アーム５０が設けられている。この第３揺動アーム５０の他端は上方の径方向外方に向けて延び、その先端は上記反力受けロッド４６とほぼ同じ高さまで延出している。そして、この第３揺動アーム５０の延出端と反力受けロッド４６の延出端とを繋いで、連接棒５２が掛け渡されて設けられている。ここで、この連接棒５２の両端は第３揺動アーム５０と反力受けロッド４６との双方に対してそれぞれボールジョイント５４，５４を介して回転自在に連結されて軸支されている。
【００２９】
従って、第２出力軸２４の揺動回転によって第３揺動アーム５０が揺動しようとすると、その先端は固定系をなす反力受けロッド４６に連結された連接棒５２によって拘束されているから、当該連接棒５２を介して反力受けロッド４６に反力を取って、逆にハウジング２１がその支持軸４０を中心にして揺動運動するようになっている。つまり、第３揺動アーム５０と連接棒５２、ボールジョイント５４，５４、反力受けロッド４６等が、第２出力軸２４の揺動回転をハウジング２１の揺動運動に変換するリンク機構５６を構成している。
【００３０】
よって、このハウジング揺動式カム装置２０では、第１出力軸２３の動きに同期してハウジング２１が支持軸４０周りに揺動運動し、第１出力軸２３の位置をその支持軸４０を中心とする円弧状の揺動軌跡上で平面移動させることが可能となる。すなわち、第１出力軸２３の揺動旋回範囲の両端間距離に対し、支持軸４０と第１出力軸２３との軸間距離を長く設定して第１出力軸２３の旋回半径を大きく取ることで、第１出力軸２３の旋回揺動軌跡をより直線状に近づけられる。なお、図１中で１９ａは入力軸２２に連結されてハウジング２１固定された変速機であり、１９ｂは原動機の電動モータである。
【００３１】
この様なハウジング揺動式カム装置２０の適用対象例としては、例えば２つのワーク保持器機間の中央に設置されて、一方のワーク保持器機に保持されたワークを他方のワーク保持器機に移送するワークシフターがあげられる。
【００３２】
図６〜図８は上述したハウジング揺動式カム装置２０を備えて構成されるワークシフターの実施形態として、工具シフターを具体例にして示すものであり、図６はその平面図、図７は正面図、図８は側面図である。図示するように、工具シフター６０はハウジング揺動式カム装置２０を主体として、そのハウジング２１から外部に突出する第１出力軸２３の軸端に、径方向外方に延びる工具（ワーク）移送用アーム６２を固設したものであり、工具移送用アーム６２の先端部にはワーク保持手段として２又状に分岐形成されたフック６２ａを有している。
【００３３】
この工具シフター６０は一方のワーク保持器機である工具ラック６４と他方のワーク保持器機である待機マガジン（図示省略）との間の中央に配設されて、工具を移送するものであり、工具移送用アーム６２先端のフック６２ａは工具ラック６４における工具受け渡し位置Ｐ１と待機マガジンにおける工具受け渡し位置Ｐ２との間を往復移動される。
【００３４】
即ち、ハウジング揺動式カム装置２０の支持軸４０は、上記両受け渡し位置Ｐ１，Ｐ２を結ぶ線分の２等分線上に、両受け渡し位置Ｐ１，Ｐ２から十分な距離を隔てた位置に垂直に（これは縦型の場合で、横型の場合は水平となる。）機台などの固定系に固設される。つまり、第１出力軸２３と支持軸４０との軸間距離は大きく取られて設定される。
【００３５】
また、工具移送用アーム６２はハウジング２１の揺動中点位置Ｐ３で、第１出力軸２３の回転により両受け渡し位置Ｐ１，Ｐ２側に向けて先端のフック６２ａが旋回作動されて横を向くようになっており、工具移送用アーム６２の長さは工具ラック側及び待機マガジン側の各受け渡し位置Ｐ１，Ｐ２にて停止している工具６６やそのホルダー７０と干渉しないように設定されている。そして、このフック６２ａの横を向いた状態でハウジング２１が当該フック６２ａ側の工具６６に向けて揺動し、かつ第１出力軸２３が伸縮して移送用アーム６２が上下動することで、工具６６の受け取り・受け渡しが行われるようになっている。
【００３６】
つまり、第１出力軸２３はワーク移送用アーム６２ａの先端を旋回させて交互に両ワーク保持器機側に向けて停留させ、この移送用アーム６２の停留中に、ハウジング揺動式カム装置２０は移送用アーム６２ａの先端方向に停留期間を有して揺動移動され、ハウジング揺動式カム装置２０の停留期間中に、第１出力軸２３が軸方向に伸長あるいは短縮されて摺動移動される。この動作については、図９のタイミング線図を用いて以降に詳述する。
【００３７】
なお、上記工具ラック６４は、正逆回転自在な無端状のプレートコンベアなどの搬送装置に等間隔をあけて多数の工具ホルダー７０が備えられてなり、これら各ホルダー７０には各種の工具６６がそのホルダー７０の軸方向に着脱自在に収容されている。工具ラック６４から移送用アーム６２ａへの工具受け渡し（着脱）位置Ｐ１では各ホルダー７０の軸芯は垂直（横型の場合では水平）になり、各工具６６には移送用アーム６２の先端部に形成されたフック６２ａに係合する係合溝６６ａが設けられている。また、図示していないが、待機マガジンは正逆回転自在なドラムの外周側に等間隔をあけて複数の工具ホルダーが備えられてなり、これら各ホルダーには各種の工具がそのホルダーの軸方向に着脱自在に収容されている。各工具の待機マガジンから移送用アームへの受け渡し（着脱）位置Ｐ２は各ホルダーの軸芯が垂直になったときの上端部の位置となっている。
【００３８】
図９のタイミング線図において、横軸側はカム装置２０における入力軸２２の回転角度であり、縦軸側は（ａ）に示す部分が移送用アーム６２の旋回角度（第１出力軸２３の回転角度）、（ｂ）に示す部分が移送用アーム６２の軸方向へのリフト量（第１出力軸２３の軸方向への移動量）、（ｃ）に示す部分がハウジング２１の揺動角度（第２出力軸２４の揺動回転角度）である。また、図１０〜図１２はそのタイミング線図に対応した工具シフター６０の動作状態を示すもので、各図において（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【００３９】
ここで、工具移送用アーム６２は入力軸２２の一回転に対して２度の停留期間を挟んで１８０度ずつ往復旋回揺動して間欠割り出しするようになっており、そのフック６２ａの原点位置は移送用アーム６２がその旋回揺動範囲の中央（▲１▼）にあり、かつリフト位置は下端（▲４▼）で、しかもハウジング揺動位置も中央（▲６▼）である。
【００４０】
この原点位置の状態から入力軸２２が等速で回転されると、先ずａ〜ｂ区間で第１出力軸２３が正回転されて移送用アーム６２が工具ラック側方向に所定角度（図示例では９０°）旋回し、そのフック６２ａの開口部が工具ラック６４に収納されている工具６６に向いて近接する（▲２▼）。
【００４１】
次に、ｂ〜ｅ区間では移送用アーム６２の旋回は停止される。このとき、そのｂ〜ｅ区間内の前期における更に短い区間ｂ〜ｃで第２出力軸２４が正回転されフック６２ａの向いている側にハウジング２１が揺動し（▲７▼）、これによりフック６２ａが工具ラック６４の受け渡し位置Ｐ１に移動し、当該受け渡し位置Ｐ１にある工具６６の係合溝６６ａにフック６２ａが係合する（▲２▼’）。
【００４２】
その後、そのｃ〜ｄ区間で第２出力軸２４の回転は停止されてハウジング２１は停留状態となり、かつ同区間で第１出力軸２３が伸長されて移送用アームが下端位置(▲４▼)から上端位置（▲５▼）に上昇し、工具６６が工具ホルダー７０から抜き取られ、第１出力軸２３はその後のｄ〜ｈ区間で上下動が停止されて上端位置（▲５▼）に維持される。
【００４３】
上記ｄ〜ｈ区間内にあっては、そのｄ〜ｅ区間で第２出力軸２４が逆回転して、ハウジング２１が中央位置（▲６▼）まで戻される。そして、ｅ〜ｇ区間では第２出力軸２４の回転は止められて、ハウジング２１は中央位置（▲６▼）に維持され、かつ同ｅ〜ｇ区間で第１出力軸２３が１８０°逆回転されて、待機マガジン側に向けて移送用アーム６２が旋回され、先端のフック６２ａの開口部が待機マガジンの受け渡し位置Ｐ２にある空いた工具ホルダー７０に向いて近接する（▲３▼）。
【００４４】
次のｇ〜ｈ区間では第２出力軸２４が逆回転され、ハウジング２１がフック６２ａの向いている待機マガジン側に揺動し（▲８▼）、これによりフック６２ａが待機マガジンの受け渡し位置Ｐ２の上方に移動して工具６６の軸芯を、受け渡し位置Ｐ２にある空いた工具ホルダー７０の軸芯に一致させる（▲３▼’）。
【００４５】
続くｈ〜ｉ区間では、第２出力軸２４の回転が止められてハウジング２１は停留状態となり、同ｈ〜ｉ区間で第１出力軸２３が短縮されて移送用アーム６２が上端位置（▲５▼）から下端位置（▲４▼）に下降して、工具６６が待機マガジンの空きホルダー７０に嵌着保持される。
【００４６】
そして、次のｉ〜ｊ区間で第２出力軸２４が正回転されて、ハウジング２１が中央位置（▲６▼）まで戻され、フック６２ａと工具６６との係合が離脱されてフック６２ａが工具６６から抜き取られ（▲３▼）、続くｊ〜ｋ（ａ）区間で第１出力軸２３が正転されて、移送用アーム６２が中央（▲１▼）に戻され、原点位置に復帰する。
【００４７】
なお、上記サイクルにあっては、工具ラック６４側から待機マガジン側に工具６６を移送する場合を示しているが、逆に待機マガジン側から工具ラック６４側に工具６６を移送する場合には、上記サイクルを逆に辿るように、入力軸２２を逆回転させればよい。また、工具ラック側から待機マガジン側に、あるいはその逆方向に続けて工具を移送する場合には、入力軸２２を正転方向あるいは逆転方向に継続して所望の複数サイクル分だけ回転させて、同一サイクルを続けて行わせればよい。
【００４８】
従って、この工具シフター６０によれば、ハウジング揺動式カム装置２０はそれ自身を揺動させることで第１出力軸２３の位置を移動可能となしており、支持軸４０と第１出力軸２３との軸間距離を大きく設定すれば、ハウジング２１の揺動による第１出力軸２３の移動軌跡を可及的に直線状に近似させることができるから、隣接する工具間の距離を詰めて工具６６の収納効率を高めた工具ラック４７であっても、その隣接する工具との干渉を避けて容易にその工具列の側方から移送用アーム６２を工具６６に対して直線的に抜き差しさせて脱着可能となる。従って、図６に示す場合のように、工具列のコーナー部を工具の受け渡し位置Ｐ１にするだけでなく、図１３に示すように工具列の直線部の途中であってもそこを受け渡し位置Ｐ１にして、工具６６の移送をすることも簡易になしうる。
【００４９】
さらに、ハウジング２１の揺動運動は自身のカム装置２０の入力軸２２の回転から取り出して、第１出力軸２３の動作に同期させることができるので、従来のように移送用アーム６２を直線的に伸縮作動可能な構造にして別途に設けた電動モータなどの駆動装置で、これをシーケンシャル制御させるような複雑な構成を採用する必要もなく、工具シフター６０のコンパクト化並びに製造コストの低減化が可及的に図れる。
【００５０】
なお、本発明のハウジング揺動式カム装置２０の使用は上記のワークシフターに限らず、２つのワーク保持器機間でワークを移送させるような場合に広く適用可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次の様な優れた効果を奏する。
（１）請求項１に係る発明のハウジング揺動式カム装置では、入力軸の回転に伴って第１出力軸が回転及び軸方向に伸縮動作するだけでなく、カム装置がハウジングごと揺動動作するので、第１出力軸の平面的位置を、別途に動力源やこれを制御するための複雑な電気回路、及び作動機構等を設けることなく、第１出力軸の動きに同期させて機械的に制御して、しかも可及的に直線状に近づけて移動させることができる。
また、ハウジングの揺動運動により、第１出力軸の平面的位置を、複雑な電気回路を使用せずに、第１出力軸の動きに同期させて機械的に制御して、可及的に直線状に近づけて移動させることができるようになる。しかも、入力軸の回転をローラギヤカムや溝カムなどのガタ付きのない確動カムを介して第１出力軸の回転・伸縮運動、及びハウジングの揺動運動に変換するから、極めて動作精度・信頼性の高いハウジング揺動式カム装置が得られる。
【００５３】
（２）請求項２に係る発明のワークシフターでは、ハウジング揺動式カム装置はそれ自身を揺動させて第１出力軸の位置を近似的に直線状に移動させ得、しかもその揺動運動を自身のカム装置の入力軸の回転から取り出して、第１出力軸の動作に同期させて揺動させることができるので、移送用アームを直線的に伸縮作動可能な機構にして別途に設けた電動モータなどの駆動装置で、これをシーケンシャル制御させるような複雑な構成を採用することなく、ワーク保持器に相互に近接して多数保持されているワークに、その隣接するワークとの干渉を避けて、移送用アームを係合させることができ、ワークシフターのコスト低減化が図れる。また、ハウジングの揺動移動により、移送用アームの長さ以上にワークを移動させることができるので、２つのワーク保持器機間に距離があるような場合でもこれに対応してワークの移送を行わせることができ、逆に距離が近接している場合でも、移送用アームを短く形成してワークの移送を行わせることができ、狭隘な空間内にも設置することができる。
【図面の簡単な説明】
図１０〜図１２はそのタイムチャートに対応した工具シフター の動作状態を示すもので、各図において（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図１】本発明に係るハウジング揺動式カム装置を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は連接棒を示す部分図である。
【図２】図１（ａ）のハウジング部分を破断してその内部を示す部分断面図である。
【図３】図１（ｂ）のハウジング部分を破断してその内部を示す部分断面図である。
【図４】図１（ｃ）のハウジング部分を破断してその内部を示す部分断面図である。
【図５】図１（ｂ）の背面側をそのハウジング部分を破断して内部を示す部分断面図である。
【図６】本発明に係るワークシフターの具体例である工具シフターを示す平面図である。
【図７】同上、正面図である。
【図８】同上、側面図である。
【図９】工具シフターに用いられるハウジング揺動式カム装置の動作タイミング線図である。
【図１０】上記タイミング線図に対応した工具シフターの動作状態を説明する図である。
【図１１】同上、上記タイミング線図に対応した工具シフターの動作状態を説明する図である。
【図１２】同上、上記タイミング線図に対応した工具シフターの動作状態を説明する図である。
【図１３】工具ラックにおける受け渡し位置の設定変更例を示す図である。
【符号の説明】
２０ ハウジング揺動式カム装置
２１ ハウジング
２２ 入力軸
２３ 第１の出力軸
２４ 第２の出力軸
２５Ａ 第１カム機構
２５Ｂ 第２カム機構
２５Ｃ 第３カム機構
２６ ローラギアカム
２７ テーパリブ
２９ カムフォロア
３０ 第１の溝カム
３１ 第１の揺動アーム
３６ 第２の溝カム
３７ 第２の揺動アーム
４０ 支持軸
４２ 支持アーム
４６ 反力受けロッド
５０ 第３揺動アーム
５２ 連接棒
５４ ボールジョイント
５６ リンク機構
６０ 工具（ワーク）シフター
６２ 工具（ワーク）移送用アーム
６２ａ フック（ワーク保持手段）
６４ 工具ラック（ワーク保持機器）
６６ 工具（ワーク）
７０ 工具ホルダー

Claims (2)

  1. ハウジングに回転自在に軸支された入力軸と、該ハウジングに回転可能に、かつ軸方向に摺動移動可能に軸支された第１出力軸と、該ハウジングに回転可能に軸支された第２出力軸と、該入力軸の回転を該第１出力軸の回転運動に伝達する第１カム機構と、該入力軸の回転を該第１出力軸の軸方向の往復運動に変換して伝達する第２カム機構と、該入力軸の回転を該第２出力軸の揺動回転に変換して伝達する第３カム機構とを備えたカム装置において、
    該ハウジングを機台などの固定系に揺動自在に軸支するとともに、該第２出力軸と固定系との間に、該第２出力軸の揺動回転を該ハウジングの揺動運動に変換するリンク機構を設け、
    前記第１出力軸が前記入力軸に対して直角に交差して配設されるとともに、前記第２出力軸が該入力軸に平行に配設され、
    前記第１カム機構が、前記入力軸に固設されて外周面上に所定の幾何学的曲線をなすテーパリブを有するローラギヤカムと、該第１出力軸の軸方向への移動を許容してこの第１の出力軸の外周側に同軸上にスプライン嵌合されて設けられるとともに上記ハウジングに回転自在に軸支された従節ターレットと、該従節ターレットの外周面上に設けられて該ローラギヤカムのテーパリブに係合するカムフォロアーとからなり、
    前記第２カム機構が、該ローラギヤカムの一方の端面に設けられて所定の幾何学的曲線を有する無端状の第１溝カムと、該ハウジングに支点部が回動自在に軸支されて力点部が該第１溝カムに係合されるとともに作用点が該第１出力軸の外周側に形成された溝部に係合される第１揺動アームとからなり、
    前記第３カム機構が、該ローラギヤカムの他方の端面に設けられて所定の幾何学的曲線を有する無端状の第２溝カムと、該第２出力軸の内側軸端に一端が固設されて他端が該第２溝カムに係合される第２揺動アームとからなり、
    前記リンク機構が、該第２出力軸の外側軸端に一端が固設されて他端が径方向外方に延出する第３揺動アームと、該第３揺動アームの延出端に一端が回転可能に軸支されて他端が前記固定系に回転可能に軸支された連接棒とからなる、
    ことを特徴とするハウジング揺動式カム装置。
  2. ２つのワーク保持器機間の中央に設置されて、一方のワーク保持器機に保持されたワークを他方のワーク保持器機に移送するワークシフターであって、
    前記請求項１に記載のハウジング揺動式カム装置と、該ハウジング揺動式カム装置の第１出力軸に固設されて径方向外方に延びる先端部にワーク保持手段を有したワーク移送用アームとを備えてなり、
    該第１出力軸は該ワーク移送用アームの先端を旋回させて交互に両ワーク保持器機側に向けて停留させ、
    該ワーク移送用アームの停留中に、該ハウジング揺動式カム装置は該ワーク移送用アームの先端方向に停留期間をもって揺動移動され、
    該ハウジング揺動式カム装置の停留期間中に、該第１出力軸が軸方向に伸長あるいは短縮されて摺動移動される、
    ことを特徴とするワークシフター。
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