JP5962740B2 - カムフォロア - Google Patents

Description

本発明は、カム等の相手部材の作動を他の部材に伝達すべく相手部材に接触して用いられるカムフォロアに関する。

例えば特許文献１においては、外輪とスタッドとの間に複数のころが配置されてなるカムフォロアが提案されている。

特開２００７−１２０５９１号公報

ところで、斯かるカムフォロアでは、外輪及びスタッドと複数のころとが接触しているために、回転摩擦の更なる低減、回転速度の更なる向上を図り難い。また、斯かるカムフォロアでは、外輪、スタッド及び複数のころが摩耗するため、カムフォロアの使用期間の長期化、ランニングコストの低減も図り難い。

本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回転摩擦の低減、回転速度の向上に加えて、使用期間の長期化、ランニングコストの低減を図り得るカムフォロアを提供することにある。

本発明のカムフォロアは、中空の転動体と、転動体の中空部に隙間をもって挿通されていると共に一端部が転動体から突出している軸体と、ラジアル方向に関して転動体を静圧気体によって支持すべく転動体と軸体との間に介在されている静圧気体軸受と、スラスト方向に関して転動体を磁力によって支持する磁性軸受とを具備しており、磁性軸受は、転動体の一端部に装着されている環状の外側磁性体と、外周面で外側磁性体の内周面に隙間をもって対面していると共に軸体に装着されている環状の一対の内側磁性体と、一対の内側磁性体間に介在されている永久磁石とを具備しており、スラスト方向に関して転動体を支持すべく永久磁石の磁力に基づいて外側磁性体と一対の内側磁性体とが互いに引き合う力を生じさせるようになっている。

本発明のカムフォロアによれば、特に、ラジアル方向に関して転動体を静圧気体によって支持すべく転動体と軸体との間に介在されている静圧気体軸受と、スラスト方向に関して転動体を磁力によって支持する磁性軸受とを具備しているために、静圧気体軸受によって転動体をラジアル方向に関して非接触で支持する一方、磁性軸受によって転動体をスラスト方向に関して非接触で支持することができて、回転摩擦を低減させると共に回転速度を向上させることができ、しかも、カムフォロアの使用期間の長期化を図り得ると共にランニングコストをも低減させ得る。

加えて、本発明のカムフォロアによれば、特に、磁性軸受は、転動体の一端部に装着されている環状の外側磁性体と、外周面で外側磁性体の内周面に隙間をもって対面していると共に軸体に装着されている環状の一対の内側磁性体と、一対の内側磁性体間に介在されている永久磁石とを具備しており、スラスト方向に関して転動体を支持すべく永久磁石の磁力に基づいて外側磁性体と一対の内側磁性体とが互いに引き合う力を生じさせるようになっているために、スラスト方向の非接触支持においてはエアを消費することがなく、而して、カムフォロアの更なる低廉化、エア消費量の削減を図り得る。

本発明によれば、回転摩擦の低減、回転速度の向上に加えて、使用期間の長期化、ランニングコストの低減を図り得るカムフォロアを提供し得る。

図１は、本発明の実施の形態の例の一部省略断面説明図である。 図２は、図１に示す例の一部拡大説明図である。 図３は、図１に示す例のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面矢視説明図である。 図４は、図１に示す例のＩＶ−ＩＶ線断面矢視説明図である。 図５は、図１に示す例のＶ−Ｖ線断面矢視説明図である。 図６は、図１に示す例の一部の動作説明図である。 図７は、図４に示す例と異なる形態の磁性軸受の説明図である。 図８は、本発明の実施の形態の他の例の一部省略断面説明図である。

次に本発明を、図に示す好ましい実施の形態の例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。

図１から図６において、本例のカムフォロア１は、中空の転動体２と、転動体２の中空部に環状の隙間３をもって挿通されている軸体４と、ラジアル方向に関して転動体２を静圧気体によって支持すべく転動体２と軸体４との間に介在されている静圧気体軸受７と、スラスト方向に関して転動体２を磁力によって支持する磁性軸受９とを具備している。

転動体２は、円筒状であり、その内周面１２で静圧気体軸受７に対面しており、その外周面１３でカム等の相手部材（図示せず）に接触するようになっている。転動体２のスラスト方向の一端部５には磁性軸受９の外側磁性体６１が取り付けられている。

軸体４は、円柱状若しくは円筒状、本例では円柱状であり、その一端部２１が転動体２の一端部５から突出しており、当該一端部２１で支持フレーム１５等に固定支持されている。軸体４の外周面２０には静圧気体軸受７及び磁性軸受９の内側磁性体６５及び６６が固着されている。外周面２０及び内周面１２は静圧気体軸受７を介して対面している。

静圧気体軸受７は、転動体２の内周面１２に対して環状の軸受隙間３１をもって対面しているラジアル軸受面３２を有していると共に軸体４に固着されている円筒状の軸受体３６と、ラジアル軸受面３２から軸受隙間３１に供給すべき気体を給気することができるように、軸受体３６に形成されている給気通路４４とを具備している。

軸受体３６は、内周面５１で軸体４の外周面２０に固着されている円筒状の本体５５と、本体５５の外周面５２に接合されている多孔質体としての円筒状の多孔質金属焼結層５６とを具備している。

多孔質金属焼結層５６は、その全表面の無秩序な多数の部位で開口すると共に無秩序に互いに連通する多数の細孔を内部に有している。ラジアル軸受面３２は、多孔質金属焼結層５６の支持すべき転動体２の内周面１２に対面して露出する外周面からなる。

多孔質金属焼結層５６は、４重量％以上１０重量％以下の錫と、１０重量％以上４０重量％以下のニッケルと、０．１重量％以上０．５重量％未満の燐と、２重量％以上１０重量％以下の無機物質粒子と、残部が銅とからなっていてもよい。多孔質金属焼結層に分散含有される無機物質粒子は、黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、フッ化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素及び炭化ケイ素のうちの少なくとも一つからなっていてもよい。

給気通路４４は、本体５５の外周面５２に形成された複数の環状通路７１、７２及び７３と、環状通路７１、７２及び７３に連通していると共に本体５５の面５３で開口して当該本体５５に形成されている連通路７６とを具備している。面５３における連通路７６の開口には給気管取付具５４が装着されている。斯かる給気通路４４では、前記開口から吸気管取付具５４を介して供給される気体（圧縮気体）を連通路７６を介して環状通路７１から７３の夫々に流入させ、当該流入した気体を多孔質金属焼結層５６に供給し、而して、軸受隙間３１に気体を供給する。

磁性軸受９は、転動体２の一端部５に装着されている環状の外側磁性体６１と、外周面６２で外側磁性体６１の内周面６３に環状の隙間６４をもって対面していると共に軸体４のスラスト方向の一端部２１に装着されている環状の一対の内側磁性体６５及び６６と、一対の内側磁性体６５及び６６間に介在されている永久磁石、本例では円周方向に等間隔をもって配された複数の永久磁石６７とを具備している。環状の隙間６４は、スラスト方向において軸受隙間３１に隣接配置されている。 軸受隙間３１は、スラスト方向のその一端で環状の隙間６４を介してカムフォロア１の外部に開口していると共に、スラスト方向のその他端で同じくカムフォロア１の外部に開口している。

外側磁性体６１は、転動体２の一端部５における環状の端面１９にボルトを介して連結された円筒状の磁性体本体８１と、内側磁性体６５に向かって突出して磁性体本体８１の内周面６３に形成された環状凸部８２と、内側磁性体６６に向かって突出して磁性体本体８１の内周面６３に形成された環状凸部８３とを具備している。

環状凸部８２及び８３は互いに同形状であり、環状凸部８２は環状凸部８３に対して一端部２１側に位置している。本例の環状凸部８２及び８３には面取りを施した例を示しているが、この面取りはなくてもよい。環状凸部８２及び８３は、外周面６２に夫々隙間６４をもって対面する平坦面からなっていてもよい。

内側磁性体６５は、内側磁性体６６に対して一端部２１側に位置しており、内側磁性体６５の外周面６２は環状凸部８２に、内側磁性体６６の外周面６２は環状凸部８３に夫々隙間６４をもって対面している。

内側磁性体６５及び６６の夫々は、中空円板状であり、中空部において軸体４に夫々固着されている。内側磁性体６５及び６６の夫々の外周面６２には面取りを施した例を示しているが、この面取りは前記環状凸部８２及び８３と同様、なくてもよい。内側磁性体６５及び６６の夫々の外周面６２は、環状凸部８２及び８３の夫々に隙間６４をもって対面する平坦面からなっていてもよい。尚、内側磁性体６６は、環状スペーサ８０を介して静圧気体軸受７の本体５５の端面１９に取り付けられている。

複数の永久磁石６７の夫々は、例えば図４に示すように円柱体８５からなり、上述のように円周方向に等間隔をもって複数配されている。円柱体８５の一端面８６は内側磁性体６５の環状面８７に、円柱体８５の他端面８８は内側磁性体６６の環状面８９に夫々固着されている。

複数の永久磁石６７の夫々は、一端面８６がＮ極、他端面８８がＳ極となっている。内側磁性体６５及び６６は、当該複数の永久磁石６７の磁力に基づいて磁性を帯び、これにより、内側磁性体６５の外周面６２がＮ極、内側磁性体６６の外周面６２がＳ極となる。外側磁性体６１は、当該複数の永久磁石６７の磁力に基づいて磁性を帯び、これにより、環状凸部８２がＳ極、環状凸部８３がＮ極となる。従って、磁性軸受９には、例えば図２に示すように磁束６８が生じて、環状凸部８２と内側磁性体６５の外周面６２との間に引き合い力が生じると共に環状凸部８３と内側磁性体６６の外周面６２との間に引き合い力が生じる。斯かる引き合い力は、転動体２の軸体４に対する図６に示すスラスト方向の変位に伴って増大するため、転動体２はスラスト方向に関して磁力によって支持されることになる。このように、磁性軸受９は、スラスト方向に関して転動体２を支持すべく永久磁石６７の磁力に基づいて外側磁性体６１と一対の内側磁性体６５及び６６とが互いに引き合う力を生じさせるようになっている。

磁性軸受９は、本例では複数の永久磁石６７を具備しているが、これに代えて、例えば図７に示すように、一つの環状の永久磁石６９を具備していてもよい。

斯かるカムフォロア１では、給気通路４４から多孔質金属焼結層５６に給気されることによりラジアル軸受面３２から軸受隙間３１に気体が供給され、而して、静圧気体軸受７により転動体２を非接触にてＲ方向に回転自在に支持する。また、転動体２は、上述のように、磁性軸受９の磁力により横方向に関して非接触にてＲ方向に回転自在に支持され、これにより、転動体２の軸体４に対する横方向の位置ずれは禁止される。カムフォロア１では、スラスト方向に関する転動体２の支持におけるエア消費は生じないので、転動体２を支持する際のエア消費量を抑えることができる。

本例のカムフォロア１によれば、中空の転動体２と、転動体２の中空部に隙間３をもって挿通されていると共に一端部２１が転動体２から突出している軸体４と、ラジアル方向に関して転動体２を静圧気体によって支持すべく転動体２と軸体４との間に介在されている静圧気体軸受７と、スラスト方向に関して転動体２を磁力によって支持する磁性軸受９とを具備しているために、静圧気体軸受７によって転動体２をラジアル方向に関して非接触で支持する一方、磁性軸受９によって転動体２をスラスト方向に関して非接触で支持することができて、回転摩擦を低減させると共に回転速度を向上させることができ、しかも、カムフォロア１の使用期間の長期化を図り得ると共にランニングコストをも低減させ得、加えて、磁性軸受９は、転動体２の一端部５に装着されている環状の外側磁性体６１と、外周面６２で外側磁性体６１の内周面６３に隙間６４をもって対面していると共に軸体４に装着されている環状の一対の内側磁性体６５及び６６と、内側磁性体６５及び６６間に介在されている永久磁石６７とを具備しており、スラスト方向に関して転動体２を支持すべく永久磁石６７の磁力に基づいて外側磁性体６１と内側磁性体６５及び６６とが互いに引き合う力を生じさせるようになっているために、スラスト方向の非接触支持においてはエアを消費することがなく、而して、カムフォロア１の更なる低廉化、エア消費量の削減を図り得る。

本例のカムフォロア１は、多孔質金属焼結層５６を夫々有した静圧気体軸受７を具備しているが、これに代えて、例えば図８に示すように、自成絞り型の静圧気体軸受７ａを具備していてもよい。

静圧気体軸受７ａは、多孔質金属焼結層５６及び給気通路４４を除いて静圧気体軸受７と同様に形成されているので、図に適宜同符号を付して前記同様に形成されている部分の詳細な説明を省略する。

静圧気体軸受７ａの軸受体３６の外周面は、転動体２の内周面１２に対して軸受隙間３１をもって対面するラジアル軸受面３２からなる。尚、静圧気体軸受７ａは多孔質金属焼結層５６を有していない。

静圧気体軸受７ａは、その軸受体３６のラジアル軸受面３２に形成された複数の環状通路７１ａ、７２ａ及び７３ａ並びに環状通路７１ａ、７２ａ及び７３ａに連通していると共に軸受体３６の面５３で開口して当該軸受体３６に形成されている連通路７６ａを有した給気通路４４ａを具備している。連通路７６ａは、軸受体３６に円周方向に並んで配設された軸方向（軸体４の軸方向）に伸びた複数の直通路２０１と、複数の直通路２０１を互いに連通させている環状通路２０２と、複数の直通路２０１を環状通路７１ａ、７２ａ及び７３ａに連通させている複数の自成絞り通路７１ｂ、７２ｂ及び７３ｂとを具備している。複数の直通路２０１のうちの一つの直通路２０１は、面５３で開口して給気管取付具５４に装着されている。斯かる静圧気体軸受７ａでは、給気管取付具５４を介して給気通路４４ａに圧縮気体が供給されると、当該圧縮気体は自成絞り通路７１ｂ、７２ｂ及び７３ｂを通じて環状通路７１ａ、７２ａ及び７３ａに供給され、而して、軸受隙間３１に静圧気体が供給されて転動体２をラジアル方向に関して非接触支持する。

１ カムフォロア
２ 転動体
４ 軸体
７、７ａ 静圧気体軸受
９ 磁性軸受
３１ 軸受隙間
３２ ラジアル軸受面
４４、４４ａ 給気通路
６１ 外側磁性体
３、６４ 隙間
６５、６６ 内側磁性体
６７ 永久磁石

Claims (1)

1. 中空の転動体と、この転動体の中空部に挿通されていると共に一端部が転動体から突出している軸体と、ラジアル方向に関して転動体を静圧気体によって支持すべく転動体と軸体との間に介在されている静圧気体軸受と、スラスト方向に関して転動体を磁力によって支持する磁性軸受とを具備しており、静圧気体軸受は、転動体の内周面に対して環状の軸受隙間をもって対面しているラジアル軸受面を有していると共に軸体に固着されている軸受体と、この軸受体のラジアル軸受面から軸受隙間に給気することができるように、軸受体に形成されている給気通路とを具備しており、磁性軸受は、転動体のスラスト方向の一端部に装着されている環状の外側磁性体と、外周面で外側磁性体の内周面に隙間をもって対面していると共に軸体のスラスト方向の一端部に装着されている環状の一対の内側磁性体と、一対の内側磁性体間に介在されている永久磁石とを具備しており、スラスト方向に関して転動体を支持すべく永久磁石の磁力に基づいて外側磁性体と一対の内側磁性体とが互いに引き合う力を生じさせるようになっており、軸受隙間は、スラスト方向のその一端で環状の隙間を介して外部に開口していると共に、スラスト方向のその他端で外部に開口しており、給気通路は、軸受体のラジアル軸受面に形成された第一の複数の環状通路と、この第一の複数の環状通路に夫々連通していると共に軸受体のスラスト方向の端面で開口して当該軸受体に形成されている連通路とを有しており、この連通路は、軸受体に転動方向に並んで配設されていると共にスラスト方向に伸びた複数の直通路と、この複数の直通路を互いに連通させている第二の環状通路と、複数の直通路を第一の複数の環状通路に連通させている複数の自成絞り通路とを具備しているカムフォロア。

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