JP5013265B2 - 出力軸を備えたカム装置 - Google Patents

Description

本発明は、カム体のカム面の形状に沿って従動する進退移動可能な出力軸を備えたカム装置に関する。

一般に、機械カム手段には、主軸（モータ出力軸）、カム体及び従動軸（従節）から構成され、カム体を、回転運動を直線運動に変える一つの手段として、１回転中における所望の動作カーブ（変位曲線）に対応したカム面の周上に従動軸を配設し、カム体を回転させることで所望の直線運動を得ることにより、主軸の回転を機械的に従動軸の進退移動変位に変換するものが知られている。

ところで従来、特許文献１に示す如く、円盤形状の底部外周から軸線方向に向けて延出するカム面が形成された、所謂溝カムと称される筒状（キャップ状）のカム体（１９）を、主軸としてのモータ出力軸（１８）に連結し、押圧棒（２４）をカム面（２３）に係合させて、弁体（１２）として一体形成した案内ロッド（１５）を従動軸として進退移動させるようにしたものがある。この様な筒状のカム体は、所謂板カムと称されるものに比し、従動軸を主軸と同軸線上に配することができる利点を有している。
しかしながら、このものはカム体（１９）がモータの出力軸（１８）に直結され、従動軸としての案内ロッド（１５）は、その基端部側をカム体（１９）の内域で支持することなく、専らその先端部側のみを、カム体（１９）が収容された弁本体ブロック（１ａ）に隣接して設けたブッシュ（１０）だけで、摺動自在に案内支持させた構成となっている。

このため、案内ロッド（１５）単独では、押圧棒（２４）をカム面に対して片持ち状に係合すると、ブッシュ（１０）にサイドロードによる負荷や、カム面への係合（摺接）負荷がかかり、両端係合による半周しか利用できない対称形状としなければ従動させることができず、カム面の全周を利用したカム駆動を行えないばかりか、単純なカム駆動しか行えないカム形状としなければならないと共に、カム体（１９）の直径を大きくして、押圧棒（２４）のカム面への係合が案内ロッド（１５）の軸芯から遠ざかると、軸芯ズレによる負荷が大きくなってしまうため、カム体の直径を軸芯に近づけて小さくし、そのカム形状も小さな従動ストロークとしなければ緩やかなスロープ形状にできないなどの製作上の制限があった。その結果、弁体として機能するに必要な従動ストロークを得ようとすると、必然的にスロープが急勾配となり、押圧棒（２４）に対し、その摺接抵抗が大きく加わって回転がスムーズに伝達されず、空回りさせる構成としなければならず、しかも、ブッシュ（１０）での支持に加え、弁本体ブロック（１ｂ）内において弁部（１３）の先端部を底板（８）で案内支持させるなど、従動軸を他のワーク体と一体結合して２点間支持構成とする必要があり、そのカム機構も、密封した弁本体ブロック（１ａ、１ｂ）内に案内ロッド（１５）を介して弁体をカム駆動する流量制御弁装置を構成するために採用され、従動軸を直動モータのネジ軸のような独立した出力軸として採用することができないものであった。

実開昭６０−１２６７７１号公報

本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、筒状のカム体により従動軸をカム駆動させるものでありながら、従動軸を、連結される駆動モータの回転出力軸に換わって最適にカム駆動する出力軸として機能することのできる出力軸を備えたカム装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明が採用した技術手段は、連結されるモータ駆動手段の回動に連動して回転可能に設けられ、底部から軸線方向に向けて延出する筒部に所定のカム面が形成されたカム体と、該カム体内の中心に配置され、カム体の回転によって所定の案内手段に案内されながら、前記カム面に沿って摺接係合する係合片を介して従動する進退移動可能な従動軸とを備えたカム手段であって、該カム手段は、前記底部と、内周壁面のカム面が従動軸から所定距離を存する筒径の円筒状筒部とで断面視略コ字状に形成し、前記底部の背面側を介してその軸芯上に配設させたモータ駆動手段の回動に連結可能にケーシング内に収容させ、前記従動軸は、その基端側に、従動軸とカム面との筒内空間に形成される円柱状の基盤と、該基盤に設けられて、基盤とカム面との筒内空間を存して前記カム溝に係合する前記係合片とを、基盤中心で一体的に取着して、前記筒部の中心に配設せしめ、先端側をケーシング前面より出没可能に構成せしめると共に、前記案内手段は、前記従動軸の先端側に設けた軸受部と、カム体内部側に設けた軸受部とで、前記従動軸を進退移動方向に案内支持するよう構成し、前記基盤によって、前記係合片を、前記カム体のカム面と軸芯間の距離に応じて、その負荷を分散軽減すべくカム溝までの長さを短く設定せしめて、前記従動軸を、前記連動連結されるモータ駆動手段の出力軸としてカム駆動すべく構成したことを特徴とするものである。

本発明における出力軸を備えたカム装置は、筒状のカム体により従動軸をカム駆動させるものでありながら、カム体の筒径が大きくなりカム面が軸芯からの距離を要する場合であっても、基盤からカム面までの筒内空間を短い係合片によって、カム溝への係合負荷を分散軽減して摺接係合することができ、カム体の回転をスムーズに従動軸の進退移動変位に変換することができるばかりか、基盤を利用して、筒内部の基盤とカム面間やフロントキャップ間に、従動軸の基端側を軸受する軸受部を設けることが可能となり、しかも、カム体の底部背面側でモータ駆動手段を連動連結することができ、従動軸を連結されるモータ駆動手段の回転出力軸に換わって、任意のワーク体に連動連結し得るカム駆動モータの出力軸として機能させることができる。さらに、従動軸は、ケーシングの前面側のみならずカム体内部側で軸受する２点間支持されるので、従動軸の基端側は、従動するカムストローク域において常に案内支持することができ、サイドロードによる負荷が加わっても、基盤による負荷の分散軽減機能と相まって、基盤に取着された係合片に対して、カム面への係合（摺接）負荷や軸芯ズレを生じることなく、最適な摺接係合が確保され、カム体の回転を係合片を介して常に安定した推力として従動軸に伝達させながら従動案内することができる。その結果、カム面に対して片持ち係合片を用いて係合案内することを可能とし得るばかりか、カム体の外径を大きく、溝カムの筒部を長くして長ストロークのカム面を形成するなど、種々のバリエーション化の図られたカム形状のものを採用することができ、ワーク体の要求に応じて最適なカム駆動を適用することができる。

以下、本発明の実施の形態を、好適な実施の形態として例示するカム装置を図面に基づいて詳細に説明する。
図１はカム駆動モータの縦断全体構成図、図２は前側面図、図３は後側面図である。図に示すように、１はカム駆動モータであって、該カム駆動モータ１は、本発明の出力軸を備えたカム装置としてのカム手段１ａと、ＰＭ型ステッピングモータ構造のモータ駆動手段１ｂとを一体的に構成させたものである。モータ駆動手段１ｂは、ケーシング２を構成する筒状胴部とエンド側部とが一体的（別体でも良い）に形成された断面視略コ字状の円筒ケーシング本体２１の内部に、ケーシング本体２１の胴部を構成する筒状ヨーク（ステータ）３と、該ヨーク３の内側に回転可能に嵌挿される多極着磁された回転子４を備えて構成される。
前記ヨーク３は、１組のヨークブロック３１、３１からなり、それぞれコイルボビン３２、励磁コイル３３を備えて構成される。前記ケーシング本体２１は、鉄、磁性ステンレス等により形成され、ヨークブロック３１の内周面に回転子４の磁極間隔に対応して複数の凹凸状極歯（図示しない）が定ピッチに形成され、所謂２相のコイルユニットを構成し、前記ヨークブロック３１、３１同士は、それぞれの極歯がステップ角だけ位置ズレさせて組付けられている。

前記回転子４は、その軸芯領域に形成した挿通孔４１を有する樹脂製、黄銅、銅またはアルミ等の金属製の円柱（円筒）型のロータカラー４２と、該ロータカラー４２の外周面に配設されたＳ極とＮ極を交互に多極磁着したリング状磁石４３とにより構成され、その後端側で、前記ケーシング本体２１のエンド側部の中心部に設けられたブッシュ７１に回転可能に軸支され、その前端側で、後述するカム体５を保持する筒状の保持体７２によって回転可能に保持されている。

前記カム手段１ａは、カム装置としてのケーシングをモータ駆動手段１ｂのケーシング本体２１の胴部を延出形成させ、この延出胴部内に、嵌挿されるカム体５と、モータ駆動手段１ｂと兼用させたフロントキャップ２２のケーシング前面より出没する従動軸６が収容されている。
カム体５は、樹脂製（金属製であっても良い）で、円盤形状の底部５１と、その外周から軸線方向に向けて延出するカム面５３が形成された筒部５２とによって、断面視コ字状（凹状）の円筒形状に成形され、回転子４の回動に連動して一体回転可能に設けられている。つまり、このカム体５を回転子４に隣設して連結するにあたり、カム体５とロータカラー４２とを底部５１で連結させた一体成形品（別体のものを連結しても良い）として同一材質で構成しており、両者が一体回動するよう連結された状態で、カム体５の外周面を樹脂製の保持体７２によって摺接回転可能に支持することで、回転子４は、その先端側を保持体７２に、基端側をブッシュ７１に軸架した構成で回転可能に支持される。この様に、カム体５は、多極磁着したリング状磁石が外装されるロータカラー４２と一体成形されているので、軸芯出しが成された成型品として製作することができる。
なお、カム体５をロータカラー４２ではなく、従来のモータ駆動手段１ｂが備える回転出力軸６ａを連結部材として底部５１と連結させても良く、また、カム体５自体を軸受することで回転子４の軸受構成に兼用したが、保持体７２の筒部を不要とした場合などにはロータカラー４２自体を保持体７２の基部側で軸受するようにしても良く、保持体７２の筒部をカム体５が配設される領域のケーシング２胴部として、モータ駆動手段１ｂが配設されるケーシング本体２１に隣設させて構成しても良い。

また、カム体５の中心部には、カム体５の回転によって所定の案内手段に案内されながらカム面５３の起伏形状に沿って従動する進退移動可能な従動軸６が備えられている。
従動軸６は、円柱軸の外周対向面をＤ字状（円弧状）に２面切欠きした断面視太鼓状に形成されており、その先端側をケーシング２のフロント側部を構成するフロントキャップ２２（モータ駆動手段１ｂと兼用）に設けられた軸受部材２２１の軸受部２２２に廻り止めされて進退移動可能に案内支持される。軸受部２２２は、従動軸６の廻り止め形状に適合した軸孔形状のブッシュにより構成される。一方、従動軸６の基端側は、円柱状の基盤６２中心にしっかりと嵌着されており、基盤６２を介してカム面５３に両端係合する係合片６１、６１が設けられている。基盤６２は、カム体５の直径が大きくなりカム面５３が軸芯からの距離を要する場合に、係合片６１の長さを短く設定し、負荷を分散軽減するためのものであり、係合片６１、６１は、従動軸６の移動時にその先端部が保持体７２の筒部内壁面に当接し、軸受によらないブレ防止片として機能する。これにより、従動軸６は、先端側の軸受部２２２と、基端側の係合片６１をブレ規制する保持体７２とにより構成される案内手段に案内されながら、カム体５の回転に伴ってカム面５３の起伏形状に沿って従動し、従動軸６が軸受部２２２から外部へ出没する、所謂ワーク体に連動連結されるモータ出力軸として機能するようになっている。

次に、従動軸６の基端側に適用される案内手段の軸受構成にかかる実施例について説明する。

図１に示す実施例では、従動軸６の基端側は、先端側の軸受部２２２と共に案内手段を構成すべく設けられた軸受部８によってスライド可能に案内支持されている。この軸受部８は、基端部がヨーク３の筒孔中心となるケーシング２の後面に固定され、先端側部が回転子４の軸芯に形成した挿通孔４１を非接触で貫通し、カム体５の筒内にまで達する長さの案内軸８１と、該案内軸８１に挿入される従動軸６の基端側となる軸芯に形成した案内孔８２とで構成される。案内軸８１は、案内孔８２に対してスライド可能に案内支持されるよう挿入され、その挿入長さは、カム面５３の起伏による最大移動ストローク量を超えても、嵌挿解離されない長さに設定されている。なお、案内軸８１は、その基端部をケーシング２の後面に固定させて立設したが、カム体底部５１の軸芯に直接立設させて案内孔８２内に挿入するようにしても良い。
この様に構成すると、従動軸６の案内孔８２内に案内軸８１の案内ストロークを形成することができ、従動軸６は、基端側において、係合片６１、６１の先端を保持体７２の内壁面に当接させてブレ規制片として案内手段に構成する必要がない。
また、案内軸８１は、ブッシュ７１を固定する固定部材にも兼用されている。なお、案内軸８１は円柱の軸体を用いたが、従動軸６と同様に断面視太鼓状の軸体を用いて、これに対応した案内孔８２内に回り止め挿入すれば、従動軸６を円柱の軸体として形成できる。

図４はカム駆動モータ１に適用される従動軸６の基端側軸受構成にかかる他の実施例を示すカム駆動モータの縦断全体構成図である。この図に示すように、従動軸６の基端側は、先端側の軸受部２２２と共に案内手段を構成すべく設けられた軸受部８ａによって案内支持されている。この軸受部８ａは、従動軸６の基端側に回転子４の挿通孔４１に非接触で挿入すべく延出形成した案内軸８１ａと、該案内軸８１ａを案内支持すべくカム体５の底部５１の軸芯に設けたリング状ブッシュ８２ａとで構成される。案内軸８１ａとブッシュ８２ａとの軸受公差は任意であり、案内軸８１ａの挿通孔４１内への挿入長さは、カム面５３の起伏による最大移動ストローク量を超えても、嵌挿解離されない長さに設定されている。
この様に構成すると、回転子４の挿通孔４１内に案内軸８１ａの案内ストロークを形成することができ、従動軸６は、基端側において、係合片６１、６１の先端を保持体７２の内壁面に当接させてブレを規制する案内手段として機能させる必要がない。

図５は回転出力軸６ａを有する市販のモータ（モータ駆動手段１ｂ）に対して、カム手段１ａ（カム装置）を適用した従動軸６の基端側軸受構成にかかる他の実施例を示す縦断全体構成図である。この図に示すように、カム手段１ａは、モータ駆動手段１ｂに対して別体で構成され、カム体５の底部５１背面側の軸芯に設けた連結軸孔部５１ａに、モータ駆動手段１ｂの主軸となる回転出力軸６ａを嵌着させて一体的に連結されている。
カム体５は、その外周面を保持体７２によって摺接回転可能に保持されており、カム溝５３ａにより形成される対面カム形状のカム体５ｃで図示されており、係合片６１は片持ちで係合されるものである。
すなわち、従動軸６の基端側は、先端側の軸受部２２２と共に案内手段を構成すべく設けられた軸受部８ｂによって案内支持されている。この軸受部８ｂは、筒部５２の内周壁と、従動軸６の基端部側に装着されて筒部５２の内周壁面に摺接する樹脂製のリング部材８１ｂとで構成される。リング部材８１ｂは、半部に示すカム体５ｃが使用される際には、基盤６２に被嵌して装着されるよう断面視コ字状に形成され、外周の摺接面が、カム溝５３ａの幅より幅広に形成され、係合片６１よりもカム体底部５１側の筒部５２の内周壁面に摺接するよう、カム体底部５１側に係合片６１に挿入されるＵ字状の廻り止め切欠き溝８３が設けられている。この様に構成すると、係合片６１の先端をカム溝５３ａに挿入させて従動軸６をセットした後に、リング部材８１ｂを基盤６２に被嵌して組付けることができる。

一方、モータ駆動手段１ｂのカム手段１ａへの連結は、ケーシング本体２１のエンド（後）側部に設けられた連結キャップ２３のリング状の連結カラー２３ａに対して、モータ駆動手段１ｂのフロントキャップとしての軸受部２２ａを挿入すると、連結カラー２３ａに設けたテーパー内周面に案内されながら軸芯位置決めがなされた状態で、回転出力軸６ａが連結軸孔部５１ａに挿入される。その後、ケーシング本体２１のビス取付け孔から連結軸孔部５１ａに形成したネジ孔に予めセットされたビス９を、Ｄカットされた回転出力軸６ａに対して締め付け固定してビス孔キャップ９１を装着すると共に、連結キャップ２３をモータ駆動手段１ｂのフロントキャップにビス止め固定することにより行われる。なお、連結カラー２３ａは、連結されるモータの軸受部２２ａの大きさに適合した内径ものが好ましく、種類に応じて数種用意し、連結キャップ２３に対して取り替え可能に構成しておくと都合がよい。また、フロントキャップ２２は、連結されたモータ駆動手段１ｂのフロントキャップとして機能する。

図６は実施例３と同様に、回転出力軸６ａを有する市販のモータ（モータ駆動手段１ｂ）に対して、カム手段１ａを適用した従動軸６の基端側軸受構成にかかる他の実施例を示す縦断全体構成図である。この図に示すように、カム手段１ａは、モータ駆動手段１ｂに対して別体で構成され、カム体５の底部５１背面側の軸芯に設けた連結軸孔部５１ａに、モータ駆動手段１ｂの主軸となる回転出力軸６ａを挿着させて一体的に連結されており、その連結構成は実施例３と同様である。
従動軸６の基端側は、先端側の軸受部２２２と共に案内手段を構成すべく設けられた軸受部８ｃによって案内支持されている。この軸受部８ｃは、基盤６２に穿設した一対の案内孔８２ｃ、８２ｃと、この案内孔８２ｃ、８２ｃの対応位置に、一端側が先端側の軸受部２２２（フロントキャップ２２を含む）のリング状ライナー部材に固着され、他端側が案内孔８２ｃに挿入される一対の案内軸８１ｃ、８１ｃとで構成される。案内軸８１ｃの案内孔８２ｃ内への挿入長さは、カム面５３の起伏による最下面よりも長く設定し、嵌挿解離されないようになっている。なお、案内軸８１ｃと案内孔８２ｃはそれぞれ２つを組とした一対のもので構成したが、必要に応じて１つ以上のもので構成されていれば、形状等任意に設定できる。

次に、カム手段１ａに適用されるカム体５について説明する。図７はカム体５の筒部５２に施されたカム面５３のカム形状を示す展開図であり、カム面５３は、筒部５２の内周壁面に対して所定のカム溝５３ａを形成することにより、押動側カム面５３１と引動側カム面５３２とが対面する蛇行状のカム形状で構成されるカム体を例示している。つまり、このカム体５は、係合片６１をカム溝５３ａの形状に沿って案内する案内溝として機能させ、筒部５２の長さを可変することにより、カム溝５３ａの面域、即ち、カム面５３の長さを拡張することができるものであり、カム溝５３ａは、筒部５２を軸線方向に延設させて、幾周ものスパイラル状とするなど任意に形成できるようになっている。また、カム溝５３ａは、全てのカム面域で係合片６１の案内できる幅に形成する必要はなく、係合片６１の幅よりも広幅に形成し、或いは、押動側と引動側カム面の帯状溝の一部面域に、例えば一方が平滑面で他方が湾曲面として異なしめて対面させても良い。この様に構成すると、帯状溝の全部または一部分に広幅なカム溝５３ａが形成され、広幅なカム溝５３ａ部分において、係合片６１の先端を挿入させての従動軸６のセット作業が容易に行えると共に、連結されたワークが従動軸６の従動から解離され、ワーク側で自由に動作が行える領域として機能することができる。

図７（Ａ）は、本実施例のカム面５３のカム溝形状を示すもので、相似形のカム形状を組として２本のカム溝５３ａ、５３ａを対称に対向せしめて切り抜き穿設して形成したカム体５ａであり、一対の係合片６１、６１が、それぞれのカム面に両端係合されて摺接案内するようになっている。この２本のカム溝５３ａは、筒部５２の内周壁面の約３／４（２７０゜）の円周域に対して、始部（カム起伏の底部）から緩やかなスロープ部を介して終部（カム起伏の平滑頂部）に至るカム形状として、一方のカム溝５３ａの始部域と他方のカム溝５３ａの終部域が同じ周域を重合する態様で形成されている。なお、この重合域の長さは任意に設定でき、重合させないことも任意であることは勿論である。

図７（Ｂ）は、カム溝形状の他の実施例を示すもので、図５、図８に示す係合片６１のように１本のカム面５３に対して片持ち係合（両端係合の場合は図（Ａ）の様に対向する２つのカム溝で構成する）させたものに適用されカム体５ｂである。このカム体５ｂは、カム面５３が、押動側カム面５３１を、始部から終部間において下り勾配の無いカム形状とし、引動側カム面５３２を、終部から始部間において登り勾配の無いカム形状として形成され、係合片６１を、前記始部から終部までの区間において、カム体５ｂの正転回動では押動側カム面５３１を往路とし、逆転回動では引動側カム面５３２を復路として往復移動すべく構成されている。つまり、カム面５３は、筒部５２の内周壁面を２周する７２０゜の円周域に対して、始部（カム起伏の底部）から２７０゜までの緩やかな第１スロープ部、５４０゜までの平滑部、第１スロープ部の約２倍の傾斜角に設定された６９０゜までの第２スロープ部、平滑部を介して終部（カム起伏の頂部）に至るスパイラル状のカム形状として、係合片６１が案内される態様で形成されている。なお、上昇スロープ部だけでなく下降スロープ部の設定や、平滑部との組合せなど、スパイラル状のカム面５３を種々の起伏形状のカム溝曲線に設定することは任意であり、また、カム体５ａのように対向配置させることも任意である。

図７（Ｃ）は、カム形状の他の実施例を示すもので、係合片６１を片持ち係合と両端係合の何れにもそのカム形状により対応して適用されるが、本実施例においては片持ち係合に適用したカム形状のカム体５ｃとなっている。つまり、このカム体５ｃは、カム溝５３ａを、筒部５２の外周壁面を残した内周壁面に対して凹状溝に切欠きや型抜き等で形成、或いは、カム体５ａ、５ｂのものに筒部材を嵌挿させる等により形成せしめ、係合片６１がカム溝５３ａを周回できるよう環状（リング状）に形成されている。カム面５３は、３６０゜のカム溝５３ａのうち１８０゜までのカムストローク域に、平滑部から９０゜分を緩やかに立上るスロープ溝を存して円弧状の頂部に至り、該頂部から４０゜分の下りスロープ溝を経て平滑部に至る登り勾配と下り勾配からなる起伏部形状に形成され、さらに１８０゜から３６０゜までの平滑部が形成されている。なお、係合片６１を両端係合させる場合には、０゜から１８０゜のカムストローク域に形成したカム形状と同じものを、１８０゜から３６０゜のカムストローク域に形成させればよい。

このように、モータ駆動手段１ｂの回動に連動して回転可能に設けられたカム手段１ａの従動軸６は、カム体５の回転に伴って、係合片６１がカム面に案内されることによりカム駆動し、フロントキャップ２２のケーシング前面となる軸受部２２２より出没する。図７（Ａ）、（Ｂ）に示す始部と終部よりなるカム溝５３ａが形成されたカム体５ａ、５ｂよって従動軸６をカム駆動する場合には、係合片６１が始部から終部間を往復駆動する。つまり、モータ駆動手段１ｂの正逆駆動で制御により、正転駆動時には往路となる押動側カム面５３１上を、逆転駆動時には復路となる引動側カム面５３２上を、それぞれ係合片６１が従動案内されながら往復移動して、従動軸６をモータ駆動手段１ｂの出力軸としてカム駆動させる。

図７（Ａ）に示す単純なカム形状が施されたカム体５ａを用いる場合には、係合片６１が始部から終部までを単純に往復移動を繰り返すカム駆動がなされ、例えば、開閉、出没などの動作を行うワークに適している。
また、図７（Ｂ）に示す複合的な形状のカム溝５３ａが施されたカム体５ｂを用いる場合には、係合片６１が始部から終部までを単純に往復駆動を繰り返す制御は勿論であるが、始部０゜から終部７２０゜に至る中間域に形成された平滑部を中間点として、始部０゜から平滑部３６０゜間に形成されるカム溝５３ａを利用した第１のカム駆動域と、平滑部３６０゜から終部７２０゜間に形成されるカム溝５３ａを利用した第２のカム駆動域との組合せによって、従動軸６を進退駆動制御することができる。例えば、弁開閉制御などのワークにおいて、従動軸６に連動連結される弁体を、併設された２つの流口Ａ・Ｂをそれぞれ開閉制御する際に、係合片６１が始部に位置する場合には流口Ａ・Ｂ共に開とし、第１のカム駆動域では流口Ａを閉、流口Ｂを開とし、これを平滑部３６０゜部でモータ停止して位置決め保持し、その後、第２のカム駆動域により前記流口Ａの閉を開、流口Ｂの開を閉とし、これを平滑部７２０゜部（終部）でモータ停止し位置決めするなどの複雑なカム駆動制御を可能としている。なお、平滑部におけるモータ停止による位置決め保持は、非通電（無励磁）状態でも従動軸６の自己保持ができるものである。

また、図７（Ｃ）に示す形状のカム溝５３ａが施されたカム体５ｃを用いる場合には、係合片６１がカム溝５３ａを周回動作し、或いは、係合片６１を往復移動することにより、起伏部の形状に沿った従動を平滑部を経て間欠的に繰り返すカム駆動がなされ、例えば、開閉、出没などの間欠動作を伴うワークに適している。この点は、次説のカム体５ｄを使用した場合も同様である。

図８は、図６に示すカム面５３が対面するカム体５ｃと押動側カム面５３１のみによる片面のカム体５ｄのうち、カム体５ｄを適用した説明図であり、カム体５ｄは、筒部５２のカム面５３上方の内周壁面を所定のカム形状に切断させた形態となっている。カム駆動モータ１は、回転規制された従動軸６が、コイルバネ６３によって常時後退方向に弾発付勢され、係合片６１がカム面５３に対して常に当接される状態となっており、モータ駆動手段１ｂの回転駆動により回転するカム面５３１上を、係合片６１が片持ち係合しながら周回動作させ、或いは、係合片６１を往復移動させることで、従動軸６を従動させてカム駆動するように構成される。この片持ち係合による係合片６１は、従動軸６の基端側を、先端側の軸受部２２２と共に軸受けする実施例１〜４の案内支持構成により実現される。
なお、カム体５ｃを用いる場合には、コイルバネ６３は不要であり、係合片６１は、回転するカム体５ｃのカム溝５３ａに沿って片持ち係合しながら周回動作することで、回転規制された従動軸６を従動させてカム駆動するように構成される。つまり、従動軸６は、モータ駆動手段１ｂの回転駆動で、起伏部形状の登り勾配となる押動側カム面５３１に沿って係合片６１が突出方向に押動され、下り勾配となる引動側カム面５３２に沿って係合片６１が没入方向に引き動され、平滑部では押動側カム面５３１と引動側カム面５３２間に案内されながら、モータ駆動手段１ｂの出力軸としてカム駆動される。

叙述の如く構成された本発明の実施例の形態において、いま、カム手段１ａを構成する従動軸６は、連結されたモータ駆動手段１ｂの回動に連動してカム体５の回転が係合片６１を介して推力として伝達され、カム体５に形成されたカム面５３に沿って従動しながら進退移動するのであるが、本発明における出力軸を備えたカム装置（カム手段１ａ）は、底部５１と、内周壁面のカム面５３が従動軸６から所定距離を存する筒径の円筒状筒部５２とで断面視略コ字状に形成し、底部５１の背面側を介してその軸芯上に配設させたモータ駆動手段１ｂの回動に連結可能にケーシング２内に収容させ、従動軸６は、その基端側に、従動軸６とカム面５３との筒内空間に形成される円柱状の基盤６２と、該基盤６２に設けられて、基盤６２とカム面５３との筒内空間を存して前記カム溝５３ａに係合する係合片６１とを、基盤６２中心で一体的に取着して、筒部５２の中心に配設させることにより、先端側をケーシング前面（フロントキャップ２２の軸受部２２２前面）より出没可能に構成せしめると共に、従動軸６の先端側に設けた軸受部２２２と、基端側に設けた軸受部８（８ａ、８ｂ、８ｃ）とで、前記従動軸を進退移動方向に案内支持するよう構成し、基盤６２によって、係合片６１を、カム体５のカム面５３と軸芯間の距離に応じて、その負荷を分散軽減すべくカム溝５３ａまでの長さを短く設定せしめて、従動軸６が、連動連結されるモータ駆動手段１ｂの出力軸としてカム駆動すべく構成されている。

そのため、筒状のカム体５により従動軸６をカム駆動させるものでありながら、モータ駆動手段１ｂに連動連結するだけで、従動軸６を連結されるモータ駆動手段１ｂの回転出力軸６ａに換わって、任意のワーク体に連動連結し得る進退移動可能なカム駆動モータ１の出力軸として機能させることがてき、しかも、従動軸６は、ケーシング２の前面側のみならずカム体５内部側で軸受する２点間支持されるので、従動軸６の基端側は、従動する全てのカムストローク域において常に案内支持することができ、サイドロードによる負荷が加わっても、係合片６１のカム面５３への係合（摺接）負荷や軸芯ズレを生じることなく、最適な摺接係合が確保され、カム体５の回転を係合片６１を介して常に安定した推力として従動軸６に伝達させながら従動案内することができる。その結果、係合片６１の先端を保持体７２の内壁面に当接させてブレを規制するようにした案内手段を採用する必要が無くなり、カム面５３に対して片持ち係合片６１を用いて係合案内することを可能とし得るばかりか、カム体５の外径を大きく、溝カムの筒部を長くしてスパイラル状に周回する長ストロークのカム面を形成したり、従動軸６の軸架間の長さを容易に変更することができるなど、種々のバリエーション化の図られたカム形状のものを採用することができ、ワーク体の要求に応じて最適なカム駆動を適用することができる。

また、前記基端側の軸受部８は、カム体５内の中心部に配設されてカム体底部５１からケーシング２の前面（フロントキャップ２２）側に延出する案内軸８１と、該案内軸８１に挿入すべく従動軸６の軸芯に形成した案内孔８２とで構成されているので、従動軸６内を移動可能なストローク域として利用できる。
つまり、図１、図４に示すように、回転子４とカム体５とを、回転子４に隣設して一体回動すべく連結せしめたカム駆動モータ１として構成する場合には、案内軸８１を、その後端側部がモータ駆動手段１ｂのケーシング後面に固定され、先端側部が回転子４の軸芯に形成した挿通孔４１を通してカム体内に達するよう構成して案内孔８２内に挿入することができる。この様に構成すると、従動軸６は、自身に形成された案内孔８２内を案内軸８１の案内ストローク域として、回転子４の回転とは切り離された移動可能な回転しない案内軸８１による案内支持構造を実現することができるばかりか、回転子４内の軸芯領域に形成された挿通孔４１を、回転子４の回転とは切り離された回動伝達されない領域として利用でき、案内軸８１を、ブッシュ７１を固定する固定部材として兼用することができる。
また、図５に示すように、回転出力軸６ａを介してモータ（モータ駆動手段１ｂ）をカム手段１ａに連結させる場合には、案内軸８１を、カム体底部５１の軸芯に直接立設（図示しない）させて案内孔８２内に挿入することができる。この様に構成すると、回転する案内軸８１が非回転の案内孔８２内に挿入されるので、軸芯出しが図られると共に、モータ駆動手段１ｂに連結すると否とに拘わらずカム手段１ａ自身の構成をもって軸受構造を実現することができる。

また、図１、図４に示すように、回転子４とカム体５とを、回転子４に隣設して一体回動すべく連結せしめたカム駆動モータ１として構成する場合には、基端側の軸受部８ａを、従動軸６の基端側に回転子４の軸芯に形成した挿通孔４１に挿入すべく延出形成した案内軸８１ａと、該案内軸８１ａを案内支持すべくカム体５の軸芯に設けたリング状のブッシュ８２ａとで構成することができるので、回転子４内の軸芯領域に形成された挿通孔４１を、案内軸８１ａのストローク領域として利用でき、非回転の案内軸８１ａが回転するブッシュ８２ａ内に挿入されるので、軸芯出しが図られた軸受構造を実現することができる。

また、前記基端側の軸受部８ｂを、カム体筒部５２の内周壁面に摺接するよう、従動軸６の基端部側に装着させたリング部材８１ｂとで構成したことにより、非回転のリング部材８１ｂが回転するカム体５の内周壁に摺接するので、軸芯出しが図られると共に、カム体５の筒長域をリング部材８１ｂが移動可能なストローク域として利用でき、モータ駆動手段１ｂに連結すると否とに拘わらずカム手段１ａ自身の構成をもって軸受構造を実現することができるばかりか、実施例１、２、４の軸受構成と併用して適用できる利点がある。
しかも、リング部材８１ｂは、係合片６１よりもカム体底部５１側の筒部内周壁面に摺接すべく、カム体底部５１側に係合片６１に挿入される切欠き溝８３が設けられているので、リング部材８１ｂを係合片６１に廻り止め状態で装着できるばかりか、押動側カム面５３１よりも底部５１側（後側）での摺接を可能とし、カム体５ａ〜５ｃが用いられる際に、カム溝５３ａよりも広幅に設定でき、安定した摺接案内を行うことができる。

また、前記従動軸６は、その基端部側が円柱状の基盤６２に嵌着され、該基盤６２にカム面５３に摺接係合する係合片６１が設けられているので、カム体５の直径が大きくなりカム面５３が軸芯からの距離を要する場合に、係合片６１の長さを短く設定して、負荷を分散軽減することができ、カム体５の回転をスムーズに従動軸６の進退移動変位に変換することができる。
しかも、基盤６２を利用して、基端側の軸受部８ｃを、基盤６２に穿設した案内孔８２ｃと、一端側が先端側の軸受部２２２（フロントキャップ２２を含む）に固着され、他端側が案内孔８２ｃに挿入される案内軸８１ｃとで構成することが可能となり、フロントキャップ２２をケーシング本体２１に取付ける際に、予めフロントキャップ２２に設けられた案内軸８１ｃを案内孔８２ｃに挿入するだけで組付できる。

また、前記カム手段１ａがモータ駆動手段１ｂとは別体で構成されるものにおいて、カム手段１ａは、モータ駆動手段１ｂのフロントキャップ前面側に突出する回転出力軸６ａとその軸受部２２ａとを挿入するよう、カム体５の底部５１の背面側軸芯位置に設けられた回転出力軸６ａを挿着するための連結軸孔部５１ａと、ケーシング２の後面側に設けられた軸受部２２ａを挿入するためのリング状の連結カラー２３ａを有する連結キャップ２３を備えて構成されるので、連結カラー２３ａに対して、回転出力軸６ａとその軸受部２２ａを挿入するだけでワンタッチで仮組付けすることがてき、しかも、組付け後のフロントキャップ２２は、連結されたモータ駆動手段１ｂのフロントキャップとして機能し、従動軸６を回転出力軸６ａに換わるモータ出力軸として機能することができる。

また、カム体５は、ロータカラー４２とが一体成形されたカム駆動モータ１として構成されているので、回転子４の軸芯に、従来配設されていた回転伝達用の出力軸（主軸）を殊更設ける必要が無く不要とし得る結果、その軸芯領域に形成した挿通孔４１を、回転子４の回転とは切り離された回動伝達されない領域として利用できるようになり、案内軸８１の配設や、係合片６１を配設して従動軸６の移動ストローク域として設定するなど、様々な構成で従動軸６の基部側を案内支持することを可能ならしめると共に、カム手段１ａとモータ駆動手段１ｂとの連動連結構造が簡素化され、カム面の全周利用は勿論、種々のカム形状に追随した長ストロークのカム駆動を実現できる。

さらに、回転子４とカム体５とが一体的に連結されているので、回転子４は、その基端側とカム体５が連結された先端側をそれぞれ回転可能に支持する構成、即ち、回転子４の基端側をブッシュ７１を回転可能に支持し、先端側を、連結されたカム体５の外周面を摺接する保持体７２を介して回転可能に支持する構成として、カム体５自体を回転子４の一部として軸架することができる。

カム手段とモータ駆動手段とが一体化されたカム駆動モータの縦断全体構成図である。 同じくカム駆動モータの前側面図である。 同じくカム駆動モータの後側面図である。 案内手段の他の実施例を示すカム駆動モータの縦断全体構成図。 案内手段の他の実施例を示すカム手段の縦断全体構成図。 案内手段の他の実施例を示すカム手段の縦断全体構成図。 （Ａ）は対向する相似形のカム形状を示す展開図、（Ｂ）はスパイラル状のカム形状を示す展開図、（Ｃ）環状のカム形状を示す展開図である。 片面のカム面で構成されたカム体を用いた実施例を示すカム駆動モータの一部破断説明斜視図である。

符号の説明

１ カム駆動モータ
１ａ カム手段
１ｂ モータ駆動手段
２ ケーシング
２１ ケーシング本体
２２ フロントキャップ
２２ａ 軸受部
２２１ 軸受部材
２２２ 軸受部
２３ 連結キャップ
２３ａ 連結カラー
３ ヨーク
３１ ヨークブロック
３２ コイルボビン
３３ 励磁コイル
４ 回転子
４１ 挿通孔
４２ ロータカラー
４３ リング状磁石
５ カム体
５１ 底部
５１ａ 連結軸孔部
５２ 筒部
５３ カム面
５３１ 押動側カム面
５３２ 引動側カム面
５３ａ カム溝
６ 従動軸
６１ 係合片
６２ 基盤
６３ コイルバネ
６ａ 回転出力軸
７１ ブッシュ
７２ 保持体
８ 軸受部
８１ 案内軸
８２ 案内孔
８ａ 軸受部
８１ａ 案内軸
８２ａ ブッシュ
８ｂ 軸受部
８１ｂ リング部材
８３ 切欠き溝
８ｃ 軸受部
８１ｃ 案内軸
８２ｃ 案内孔
９ ビス
９１ ビス孔キャップ

Claims (8)

1. 連結されるモータ駆動手段の回動に連動して回転可能に設けられ、底部から軸線方向に向けて延出する筒部に所定のカム面が形成されたカム体と、該カム体内の中心に配置され、カム体の回転によって所定の案内手段に案内されながら、前記カム面に沿って摺接係合する係合片を介して従動する進退移動可能な従動軸とを備えたカム手段であって、
   該カム手段は、前記底部と、内周壁面のカム面が従動軸から所定距離を存する筒径の円筒状筒部とで断面視略コ字状に形成し、前記底部の背面側を介してその軸芯上に配設させたモータ駆動手段の回動に連結可能にケーシング内に収容させ、
   前記従動軸は、その基端側に、従動軸とカム面との筒内空間に形成される円柱状の基盤と、該基盤に設けられて、基盤とカム面との筒内空間を存して前記カム溝に係合する前記係合片とを、基盤中心で一体的に取着して、前記筒部の中心に配設させることにより、先端側をケーシング前面より出没可能に構成せしめると共に、
   前記案内手段は、前記従動軸の先端側に設けた軸受部と、カム体内部側に設けた軸受部とで、前記従動軸を進退移動方向に案内支持するよう構成し、
   前記基盤によって、前記係合片を、前記カム体のカム面と軸芯間の距離に応じて、その負荷を分散軽減すべくカム溝までの長さを短く設定せしめて、
   前記従動軸を、前記連動連結されるモータ駆動手段の出力軸としてカム駆動すべく構成したことを特徴とする出力軸を備えた出力軸を備えたカム装置。
2. 請求項１において、前記モータ駆動手段は、励磁コイルと、該コイルの励磁によって回動可能に配設された軸芯に挿通孔を有する回転子とをケーシング内に備え、前記カム体を、前記回転子の回動に連結せしめてケーシング内に一体的に収容すると共に、前記カム体内部側の軸受部は、前記従動軸の基端側を、前記回転子の挿通孔内に非接触で挿入される案内軸を介して案内支持すべく構成されていることを特徴とする出力軸を備えたカム装置。
3. 請求項２において、前記従動軸基端側の軸受部は、その基端側軸芯に形成した案内孔と、その後端側部が前記モータ駆動手段のケーシング後面に固定され、先端側部が前記挿通孔を通して前記案内孔内に挿入される案内軸とで構成されることを特徴とする出力軸を備えたカム装置。
4. 請求項２において、前記カム体内部側の軸受部を、従動軸の基端側に前記回転子の軸芯に形成した挿通孔に挿入すべく延出形成した案内軸と、該案内軸を案内支持すべく前記カム体の軸芯に設けたリング状ブッシュとで構成したことを特徴とする出力軸を備えたカム装置。
5. 請求項１乃至４の何れかにおいて、前記カム体内部側の軸受部を、前記筒部の内周壁面に摺接するよう、前記基盤に装着させたリング部材で構成したことを特徴とする出力軸を備えたカム装置。
6. 請求項５において、前記リング部材は、前記係合片よりもカム体底部側の筒部内周壁面に摺接すべく、前記カム体底部側に前記係合片に挿入される切欠き溝が設けられていることを特徴とする出力軸を備えたカム装置。
7. 請求項１乃至４の何れかにおいて、前記カム体内部側の軸受部を、前記基盤に穿設した案内孔と、一端側が前記先端側の軸受部に固着され、他端側が前記案内孔に挿入される案内軸とで構成したことを特徴とする出力軸を備えたカム装置。
8. 請求項１乃至７の何れかにおいて、前記カム手段が前記モータ駆動手段とは別体で構成されるものにおいて、該カム手段は、モータ駆動手段のフロントキャップ前面側に突出する回転出力軸とその軸受部とを挿入するよう、前記カム体の底部背面側の軸芯位置に設けられた前記回転出力軸を挿着するための連結軸孔部と、前記ケーシング後面側に設けられた前記軸受部を挿入するためのリング状の連結カラーを有する連結キャップとを備えることを特徴とする出力軸を備えたカム装置。