JP4683459B2 - カムフォロアの取り付け構造 - Google Patents

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本発明は、スタッドの基端側の軸部をカム機構の従動部材の嵌合穴に嵌合固定するようにしたカムフォロアの取り付け構造に関し、特にスタッドの嵌合軸部又はその相当部の構造を改良したものに関する。
一般に、カム機構は、カム体のカム部の運動を従動部材に伝達する為に、カム部に摺接するローラ状のカムフォロアが従動部材に取り付けられる。カム機構は、種々の機械装置に組込まれているが、工作機械の割り出しテーブルの割り出し機構等にも採用されている。工作機械の割り出しテーブルは、割り出しテーブルにワークピースを取り付けた状態で、所定角度ずつ割り出しながら機械加工に供するものである。
割り出し機構は、割り出しテーブルと同軸で一体回転するタレットと、タレットに円周等間隔に装備された複数のカムフォロアと、タレット軸と直交状で軸心が離間した回転カム軸に設けられたローラカムと、回転カム軸を回転駆動するカム駆動モータ等を備えている。所定角度ずつ割り出しながら機械加工を行うに際して、割り出し機構により割り出しテーブルを所定角度ずつ回転させるので、カムフォロアの組付け精度がワークピースの割り出し精度に大きな影響を与える。そこで、従来、種々の形態のカムフォロアの取り付け構造が開示されている。尚、一般にカムフォロアをメンテナンスする際に、カムフォロアを従動部材から取り外し、クリーニングしたりグリース充填したりする。
特許文献1には、スタッドとニードルベアリングと外輪と2つの側板と止め輪から構成されるカムフォロアが開示されている。スタッドは、外輪を支承する本体軸部と、この本体軸部よりも小径のストレートの嵌合軸部と、ネジ軸部とから構成され、従動部材にカムフォロアを組付ける際に、板状の従動部材に貫通形成した嵌合穴に嵌合軸部を圧入し、従動部材の裏面側においてネジ軸部にナットを締結することでカムフォロアを従動部材に固定する。
他方、特許文献2では、筒状のスタッドと、このスタッドに挿通する固定ボルトと、ニードルベアリングと、外輪とから構成されるカムフォロアの取り付け構造が開示されている。スタッドは、外輪を支承する本体軸部と、本体軸部と同径の嵌合軸部から構成されて固定ボルトにより従動部材に固定される。
スタッドには、その軸心部分にスタッドを貫通させる固定ボルトの挿通孔が形成され、ニードルベアリングの基端側端面を受け止める為の支承軸部が設けられている。従動部材には、嵌合穴と、この嵌合穴の奥端に連なる雌ネジ穴とが形成され、従動部材にカムフォロアを組付ける際に、嵌合穴に嵌合軸部を圧入後、スタッドに形成された挿通孔から固定ボルトが挿通され、この固定ボルトを雌ネジ穴に螺合させて、スタッドを従動部材に固定する。
実開平7−10604号公報 特開2000−346174号公報
特許文献1のカムフォロアでは、嵌合軸部が小径であるため、カムフォロアを従動部材に組付けた場合のカムフォロアの安定性や耐久性が低下する。嵌合軸部が円筒状の軸であり、この嵌合軸部を従動部材の嵌合穴に密着状に嵌合させる関係上、スタッドの嵌合軸部を嵌合穴に組付ける組付け性を高めることは容易ではない。しかし、嵌合軸部を嵌合穴にルーズに嵌合させる構造では、組付け精度が低下し、強度を高めにくく、安定性や耐久性を確保できない。
特許文献2のカムフォロアの取り付け構造においても、スタッドが筒状であり、このスタッドを固定ボルトで固定するため、カムフォロアを従動部材に組付けた場合のカムフォロアの軸心直交方向の剛性が不足し、長期間の使用中にガタつきが生じ、カムフォロアの精度低下の原因となる。しかも、嵌合軸部が本体軸部と同径で小径であるため、取り付け強度を高めにくく、カムフォロアの安定性や耐久性を確保するのが難しい。
前記嵌合軸部を従動部材の嵌合穴に嵌合させることで、取付け強度の改善が図られている。この構造の場合、メンテナンスにおいてカムフォロアを取り外す際に、固定ボルトを取り外すことは簡単であるが、スタッドを把持できる部位がないのでスタッドの嵌合軸部を嵌合穴から分離することが容易ではない。
特許文献2の図4,図5には、組付け性アップの為に、嵌合軸部をテーパ状に形成した例が開示されているが、嵌合軸部のテーパは約1/3の傾斜に形成されている。
この図4,図5に示すようなスタッドのテーパ軸部(嵌合軸部)が本体軸部と同程度に小径であるため、工作機械の把持具でスタッドの両端を把持した状態で、テーパ軸部を機械加工するのに多くの時間がかかる。
本発明の目的は、カムフォロアの取り付け構造において、その組付け精度を高め、取り付け強度を高め、カムフォロアの安定性や耐久性を確保し、構造を簡単化し、簡単に組付け、取り外し可能にすること、等である。
請求項のカムフォロアの取り付け構造は、スタッドとニードルベアリングと外輪とを備えたカムフォロアにおける、スタッドの基端側の一部をカム機構の従動部材の嵌合穴に嵌合固定するようにしたカムフォロアの取り付け構造において、前記従動部材に、その表面に開口すると共に奥側程小径化するテーパ嵌合穴と、このテーパ嵌合穴の奥端に連なる雌ネジ穴とが形成され、前記スタッドには、外輪を支承する本体軸部と、スタッドの基部において前記テーパ嵌合穴にテーパ嵌合されると共に前記本体軸部よりも大径の嵌合軸部と、この嵌合軸部の基端から一体的に延び前記雌ネジ穴に螺合される雄ネジ軸部とが形成され、前記嵌合軸部は、前記本体軸部と一体形成されニードルベアリングの基端側端部を受け止めると共にスタッドと一体のベアリング受部と、このベアリング受部と一体形成されベアリング受部よりも小径で雄ネジ軸部よりも大径の円筒軸部と、この円筒軸部に摺動自在に外嵌され且つテーパ嵌合穴にテーパ嵌合されるテーパリングとを有し、前記テーパリングの周方向の1カ所以上に縮径拡径可能な分断スリットを設けたことを特徴とする。
カムフォロアを組付ける際に、雌ネジ穴に雄ネジ軸部を螺合させ、テーパ嵌合穴に嵌合軸部を嵌合させると、嵌合軸部がテーパ嵌合穴に圧入的に強固に嵌合させることができ、スタッドをテーパ嵌合穴に高精度に位置決めすることができる。前記嵌合軸部が本体軸部よりも大径に形成されるため、スタッドの軸心直交方向の剛性が高くなり、カムフォロアの安定性と耐久性が向上する。
請求項のカムフォロアの取り付け構造は、請求項1の発明において、前記テーパ嵌合穴のテーパは、セルフロックが可能な傾斜に形成されたことを特徴とする。
請求項のカムフォロアの取り付け構造は、スタッドとニードルベアリングと外輪とを備えたカムフォロアにおける、スタッドの基端側の一部をカム機構の従動部材の嵌合穴に嵌合固定するようにしたカムフォロアの取り付け構造において、前記従動部材に、その表面に開口する円筒状嵌合穴と、この円筒状嵌合穴の奥端に連なる雌ネジ穴とが形成され、前記スタッドには、外輪を支承する本体軸部と、スタッドの基部において前記円筒状嵌合穴よりも小径で基端側程小径化するテーパ軸部と、このテーパ軸部の基端から延び前記雌ネジ穴に螺合される雄ネジ軸部とが一体形成され、前記テーパ軸部には、前記本体軸部よりも大径の外径を有し且つ円筒状嵌合穴に内嵌されると共に内面がテーパ状の内面テーパリングが摺動自在に外嵌されたことを特徴とする。
カムフォロアを組付ける際に、スタッドのテーパ軸部に内面テーパリングを外嵌した状態で、雌ネジ穴に雄ネジ軸部を螺合させ、内面テーパリングを円筒状嵌合穴に嵌合させていくと、テーパ軸部が内面テーパリングに圧入的に強固に嵌合させることができ、スタッドを内面テーパリングを介して円筒状嵌合穴の軸心に高精度に位置決めすることができる。前記内面テーパリングを本体軸部よりも大径に形成するため、スタッドの軸心直交方向の剛性が高くなるため、カムフォロアの安定性と耐久性が向上する。
請求項のカムフォロアの取り付け構造は、請求項の発明において、前記テーパ軸部のテーパは、セルフロックが可能な傾斜に形成されたことを特徴とする。
請求項の発明によれば、前記嵌合軸部は、ニードルベアリングの基端側端部を受け止めると共にスタッドと一体のベアリング受部と、このベアリング受部よりも小径で雄ネジ軸部よりも大径の円筒軸部と、この円筒軸部に摺動自在に外嵌され且つテーパ嵌合穴にテーパ嵌合されるテーパリングとを有するので、カムフォロアを従動部材に強固に固定でき、カムフォロアの従動部材への組付け精度を向上させることができる。カムフォロアの組付けのとき、テーパ嵌合穴に嵌合軸部を嵌めやすいため組付け性が向上する。前記嵌合軸部が本体軸部よりも大径に形成されるため、スタッドの軸心直交方向の剛性が高くなり、安定性と耐久性が向上する。スタッドに、本体軸部と嵌合軸部と雄ネジ軸部を一体的に形成してあるため、カムフォロアの組付けが簡単であるうえ、スタッドを取り外す際には、雄ネジ軸部の締結を解除することにより、嵌合軸部を強制的にテーパ嵌合穴から離脱させることができるので、メンテナンスも容易に行うことができる。特に、スタッドと一体のベアリング受部によりニードルベアリングの基端側端部を受け止めることができる。
請求項の発明によれば、前記テーパ嵌合穴のテーパは、セルフロックが可能な傾斜に形成されたので、カムフォロアを組付けた状態で、カムフォロアを従動部材に固定する固定力を強化することができ、雄ネジ軸部が緩みを防止できる。
請求項の発明によれば、請求項1と同様に、テーパ軸部を円筒状嵌合穴に嵌合した内面テーパリングに圧入的に強固に嵌合させることにより、カムフォロアを従動部材に強固に組付けることができる。スタッドを円筒状嵌合穴に高精度に位置決めすることにより、カムフォロアを従動部材に高精度に位置決めすることができる。
前記内面テーパリングは本体軸部よりも大径に形成するため、スタッドの軸心直交方向の剛性を高めて、カムフォロアの安定性と耐久性を向上させることができる。また、請求項1と同様に、従動部材に対するカムフォロアの組付け、取り外しを簡単に行うことができる。
請求項の発明によれば、前記テーパ軸部のテーパは、セルフロックが可能な傾斜に形成されたので、カムフォロアを従動部材に固定する固定力を強化することができ、雄ネジ軸部の緩みを防止できる。
本願のカムフォロアの取り付け構造は、スタッドとニードルベアリングと外輪とを備えたカムフォロアにおける、スタッドの基端側の一部をカム機構の従動部材の嵌合穴に嵌合固定するものにおいて、前記従動部材に、その表面に開口すると共に奥側程小径化するテーパ嵌合穴と、このテーパ嵌合穴の奥端に連なる雌ネジ穴とが形成され、前記スタッド前記外輪を支承する本体軸部、スタッドの基部において前記テーパ嵌合穴にテーパ嵌合されると共に本体軸部よりも大径の嵌合軸部と、この嵌合軸部の基端から一体的に延び前記雌ネジ穴に螺合される雄ネジ軸部とが形成され、前記嵌合軸部は、前記本体軸部と一体形成されニードルベアリングの基端側端部を受け止めると共にスタッドと一体のベアリング受部と、このベアリング受部と一体形成されベアリング受部よりも小径で雄ネジ軸部よりも大径の円筒軸部と、この円筒軸部に摺動自在に外嵌され且つテーパ嵌合穴にテーパ嵌合されるテーパリングとを有し、前記テーパリングの周方向の1カ所以上に縮径拡径可能な分断スリットを設けたことを特徴とするものである。
本願の別のカムフォロアの取り付け構造は、前記と同様の前提構成を有するものにおいて、前記従動部材に、その表面に開口する円筒状嵌合穴と、この円筒状嵌合穴の奥端に連なる雌ネジ穴とが形成され、前記スタッド外輪を支承する本体軸部、スタッドの基部において前記円筒状嵌合穴よりも小径で基端側程小径化するテーパ軸部と、このテーパ軸部の基端から延び前記雌ネジ穴に螺合される雄ネジ軸部とが一体形成され、前記テーパ軸部には、前記本体軸部よりも大径の外径を有し且つ円筒状嵌合穴に内嵌されると共に内面がテーパ状の内面テーパリングが摺動自在に外嵌されたことを特徴とするものである。
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
図1〜図3に示すように、工作機械の割り出しテーブル装置Tは、割り出しテーブル1と、割り出し機構2などで構成され、割り出し機構2は、割り出しテーブル1と同軸で一体回転するタレット3と、タレット3の外周部に周方向に等間隔に装備された複数のローラ式カムフォロア4と、タレット軸と直交状で軸心が離間した回転カム軸5に設けられたローラカム6と、回転カム軸5を回転駆動するサーボモータ又はステッピングモータからなるカム駆動モータ7を備えている。カム機構は、タレット3(これが従動部材に相当する)と複数のカムフォロア4とローラカム6とで構成されている。
この割り出しテーブル装置Tは、割り出しテーブル1にワークピースを取り付けた状態で、カム駆動モータ7により回転カム軸5とローラカム6を所定角度回転させると、複数のカムフォロア4のうちのローラカム6に係合しているカムフォロア4がタレット3の周方向へ駆動され、タレット3と割り出しテーブル1が一体的に前記所定角度に対応する設定角度だけ回転する。
次に、ローラ式カムフォロア4の取り付け構造について説明する。
図4,図5に示すように、カムフォロア4は、スタッド11と、ニードルベアリング12と、外輪13と、側板14と、止め輪15を備えている。タレット3には、その表面(周面)に開口すると共に奥側程小径化するテーパ嵌合穴16と、このテーパ嵌合穴16の奥端に連なる雌ネジ穴17(テーパ嵌合穴16よりも小径)とが形成されている。
スタッド11には、外輪13を支承する本体軸部11aと、スタッド11の基部において、タレット3のテーパ嵌合穴16にテーパ嵌合されると共に本体軸部11aよりも大径の嵌合軸部19と、この嵌合軸部19の基端から一体的に延び雌ネジ穴17に螺合される雄ネジ軸部20とが一体形成されている。合軸部19はニードルベアリング12の外周よりも大径に形成され、ニードルベアリング12の基端側端部12aを受け止めるように構成されている。スタッド11の外端部には、六角レンチを係合させる為の六角穴22が形成されている。
外輪13は、本体軸部11aの外周に、ニードルベアリング12を介して回転自在に支承されている。側板14は側板挿入部23に外嵌されて、ニードルベアリング12の外端部を受け止めている。スタッド11の外端側の周方向に形成された係止溝24には止め輪15が係合され、この止め輪15により、側板14は抜け止めされている。
タッド11Aの基部に形成された嵌合軸部19Aは、本体軸部11aと一体形成された鍔状のベアリング受部31と、円筒軸部32と、別体のテーパリング33とから構成されている。ベアリング受部31は、ニードルベアリング12の基端側端部を受け止め可能となるように、本体軸部11aよりも大径且つニードルベアリング12の外周よりも大径に形成され、ベアリング受部31はスタッド11Aと一体に形成されている。
円筒軸部32は、ベアリング受部31と一体成形されベアリング受部31よりも小径且つ雄ネジ軸部20よりも大径に形成されている。テーパリング33の外周面は、テーパ嵌合穴16にテーパ嵌合するテーパ状に形成され、テーパリング33の内周面は、円筒軸部32に外嵌する円筒面に形成されて、円筒軸部32に摺動自在に外嵌されている。尚、テーパリング33の上端は、ベアリング受部31の下面に当接している。テーパリング33の外周面のテーパは、摩擦力によりセルフロック可能な約1/10以下の傾斜に形成されている。図に示すように、テーパリング33は、周方向の1カ所に2〜3mmの幅の分断スリット33aを有する環状体であり、径縮小側へと径拡大側へ弾性変形可能である。
次に、ローラ式カムフォロア4Aの取り付け構造の作用、効果について説明する。
カムフォロア4Aを組付ける際、六角レンチでスタッド11Aを回転させて、雌ネジ穴17に雄ネジ軸部20を螺合させていくと、円筒軸部32に装着したテーパリング33がテーパ嵌合穴16に圧入的にテーパ嵌合される。こうして、テーパリング33をテーパ嵌合穴16に強固に嵌合固定することができ、カムフォロア4Aの組付け精度、安定性、耐久性を向上させ、確保できる。スタッド11Aに本体軸部11aと嵌合軸部19Aと雄ネジ軸部20とを一体形成してあるため、カムフォロア4Aの組付けを簡単に行うことができる。嵌合軸部19Aによりニードルベアリング12の基端側端部12aを受け止めるため、ニードルベアリング12を受け止める環状部材を省略でき、部品数を少なくすることができる。
次に、実施例のローラ式カムフォロア4Bについて、図に基づいて説明する。
但し、前記実施例1のカムフォロア4と同一の構成には同一の符号を付し、主に異なる構成についてのみ説明する。このカムフォロア4Bにおいては、タレット3の嵌合穴41の形状が変更され、嵌合穴41に嵌合させる軸部の構成が変更されている。
タレット3には、その表面(周面)に開口する円筒状嵌合穴41と、この円筒状嵌合穴41の奥端に連なる雌ネジ穴17(円筒状嵌合穴41よりも小径)とが形成されている。 スタッド11Bには、外輪13を支承する本体軸部11aと、この本体軸部11aの基端側に一体形成されてニードルベアリング12の基端側端部12aを受け止めるベアリング受部11bと、スタッド11Bの基部において、円筒状嵌合穴41よりも小径のテーパ軸部42と、このテーパ軸部42の基端から延び雌ネジ穴17に螺合される雄ネジ軸部20とが一体形成されている。
テーパ軸部42のテーパの傾斜は、セルフロックが可能な約1/10以下に形成されており、テーパ軸部42には、内面がテーパ状の内面テーパリング43が摺動自在に外嵌されている。内面テーパリング43は、本体軸部11aよりも大径の外径を有すると共にニードルベアリング12の外周よりも大径に形成されている。尚、内面テーパリング43の下端は、円筒状嵌合穴41の底面に当接している。
カムフォロア4Bを組付ける際、雄ネジ軸部20を雌ネジ穴17に螺合させ、テーパ軸部42に装着された内面テーパリング43を円筒状嵌合穴41に圧入的に内嵌することにより、内面テーパリング43を円筒状嵌合穴41に、また、テーパ軸部42を内面テーパリング43のテーパ穴43aに、精度よく位置決めして強固に嵌合させることができ、カムフォロア4Bの組付け精度、安定性、耐久性を向上させ、確保できる。その他の構成、作用、効果については、前記実施例と同様である。
次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
1)図のカムフォロア4Aを部分的に変更した図に示すカムフォロア4Cにおいては、ベアリング受部31Aが外輪13の外径よりも少し小径となる位の大径に形成されて、カムフォロア4Cをタレット3に組付けた状態ではベアリング受部31Aがタレット3の表面に当接して、スタッド11Aの軸心方向位置が決められる。テーパリング33の上端と、ベアリング受部31Aとの間に、環状の皿バネ34などの大きなバネ定数をもつ弾性体が設けられ、テーパリング33の抜け止め用の止め輪35も設けられている。上記のようなベアリング受部31Aと皿バネ34を設けることにより、前記図のカムフォロア4Aの機能を確保しつつ、カムフォロア4Cの組付け状態におけるスタッド11Aのタレット3に対する軸心方向位置も一定位置に設定することが可能になる。
2)図のカムフォロア4Bを部分的に変更した図に示すカムフォロア4Dにおいては、カムフォロア4Cと同様に、スタッド11Bには、直径の大きなベアリング受部31Bが形成され、カムフォロア4をタレット3に組付けた状態ではベアリング受部31Bがタレット3の表面に当接して、スタッド11Aの軸心方向位置が決められる。
内面テーパリング43の下端と、円筒状嵌合穴41の底壁外周部との間に、環状の皿バネ44などの大きなバネ定数をもつ弾性体が設けられている。この皿バネ44を設けたため、前記図7のカムフォロア4Bの機能を確保しつつ、カムフォロア4Dの組付け状態におけるスタッド11Bのタレット3に対する軸心方向位置も一定位置に設定される。
3)前記実施例のテーパリング33,43は、環状の一体部品に限定されず、複数の分断スリットを設けた複数部品からなるコレットで構成してもよく、テーパリング33,43に拡大、縮径方向に弾性変形可能にするためのスリット等の構造は、周知の種々の構造を採用可能である。
4)その他、当業者であれば、テーパリング33,43の代わりに、内外両面を傾斜の異なるテーパ面に形成したテーパリング採用するなど、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更された種々の形態を包含するものである。
本発明の実施例1に係る割り出しテーブル装置の斜視図である。 割り出しテーブルと割り出し機構の斜視図である。 割り出しテーブルと割り出し機構の背面図である。 ローラ式カムフォロアとその取り付け構造を示す断面図である。 図4のカムフォロアのテーパリングの斜視図である。 実施例2のカムフォロアの図4相当図である。 変更形態のカムフォロアの図4相当図である。 変更形態のカムフォロアの図相当図である
3 タレット
A,4B,4C,4D ローラ式カムフォロア
6 ローラカム
11 スタッド
12 ニードルベアリング
13 外輪
16 テーパ嵌合穴
17 雌ネジ穴
9A 嵌合軸部
20 雄ネジ軸部
31 ベアリング受部
32 円筒軸部
33 テーパリング
41 円筒状嵌合穴
42 テーパ軸部
43 内面テーパリング

Claims (4)

  1. スタッドとニードルベアリングと外輪とを備えたカムフォロアにおける、スタッドの基端側の一部をカム機構の従動部材の嵌合穴に嵌合固定するようにしたカムフォロアの取り付け構造において、
    前記従動部材に、その表面に開口すると共に奥側程小径化するテーパ嵌合穴と、このテーパ嵌合穴の奥端に連なる雌ネジ穴とが形成され、
    前記スタッドには、外輪を支承する本体軸部と、スタッドの基部において前記テーパ嵌合穴にテーパ嵌合されると共に前記本体軸部よりも大径の嵌合軸部と、この嵌合軸部の基端から一体的に延び前記雌ネジ穴に螺合される雄ネジ軸部とが形成され、
    前記嵌合軸部は、前記本体軸部と一体形成されニードルベアリングの基端側端部を受け止めると共にスタッドと一体のベアリング受部と、このベアリング受部と一体形成されベアリング受部よりも小径で雄ネジ軸部よりも大径の円筒軸部と、この円筒軸部に摺動自在に外嵌され且つテーパ嵌合穴にテーパ嵌合されるテーパリングとを有し、
    前記テーパリングの周方向の1カ所以上に縮径拡径可能な分断スリットを設けたことを特徴とするカムフォロアの取り付け構造。
  2. 前記テーパ嵌合穴のテーパは、セルフロックが可能な傾斜に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のカムフォロアの取り付け構造。
  3. スタッドとニードルベアリングと外輪とを備えたカムフォロアにおける、スタッドの基端側の一部をカム機構の従動部材の嵌合穴に嵌合固定するようにしたカムフォロアの取り付け構造において、
    前記従動部材に、その表面に開口する円筒状嵌合穴と、この円筒状嵌合穴の奥端に連なる雌ネジ穴とが形成され、
    前記スタッドには、外輪を支承する本体軸部と、スタッドの基部において前記円筒状嵌合穴よりも小径で基端側程小径化するテーパ軸部と、このテーパ軸部の基端から延び前記雌ネジ穴に螺合される雄ネジ軸部とが一体形成され、
    前記テーパ軸部には、前記本体軸部よりも大径の外径を有し且つ円筒状嵌合穴に内嵌されると共に内面がテーパ状の内面テーパリングが摺動自在に外嵌されたことを特徴とするカムフォロアの取り付け構造。
  4. 前記テーパ軸部のテーパは、セルフロックが可能な傾斜に形成されたことを特徴とする請求項3に記載のカムフォロアの取り付け構造。
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