JP6844759B1 - カム装置、及び部品の製造装置、軸受の製造装置、並びに部品の製造方法及び機械の製造方法、カム装置の小型化方法 - Google Patents

Abstract

カム装置は、カムと、カムローラと、回転駆動装置と、直動案内装置と、作用部と、を備える。カムのカムプロファイルは、周方向一端において、カム軸がカムローラによって逆方向に回転不能となる回転端と、該回転端から周方向他端までカムローラが当接可能で、該回転端近傍からカム面の周方向他端まで単一のＣＶ曲線からなるカム面と、回転端とカム面の周方向他端との間に形成され、カムローラと非接触な不連続部と、を有する。

Description

本発明は、カム装置、及び部品の製造装置、軸受の製造装置、並びに部品の製造方法及び機械の製造方法、カム装置の小型化方法に関する。

広く一般的な既存技術である通常の板カム、円筒カムでは、板カムや円筒カムの円周面、或いは円筒の端面に、求められる動作に応じてリフト領域及びドエル領域を形成し、該カムの一方向への回転により、カムローラをリフト領域、及びドエル領域の形状に応じて直動動作させる。

即ち、板カムや円筒カムのカム面は、カムローラの行き工程、戻り工程、及び停止工程を行うリフト領域及びドエル領域の組み合わせで構成された連続した閉軌道となる。図９は軸受の製造装置１００に使用するカム装置１０１の一例である。この種の製造装置１００では、小さい加工物に対して、複数の複雑なハンドリングを、同時にかつ連動して行なう必要があるため、複数の作用部１０２をそれぞれ対応する複数のカム板１０３及び複数のロッカーアーム１０４等を用いて、１つの駆動モータ１０５で主軸１０６を介して駆動している。

特許文献１の複数カム装置では、主カムと、主カムより速く回転する補助カムとを重ね合わせて配置し、主カムの急変化の工程を補助カムで行うことでカムの圧力角を小さくして円滑な運動を図っている。特許文献２の静止位置保持式カムでは、回転軸の中心からの変位が回転角のある範囲において一定となる部分を有する外形で構成し、その範囲において、カムにより得た変位を、自己保持させることが記載されている。

日本国特開昭５０−６９４７０号公報 日本国実開昭５９−７５９５９号公報

ところで、図９に示す従来の軸受の製造装置１００では、同じ主軸１０６の回転速度で出力側の速度を上げる場合に、リフト領域の割付角を小さくしたり、また、より大きなストロークが要求される場合に、リフトストロークを大きくすることになり、どちらの場合も圧力角の制約から、より大きな径を必要とする。結果として、狭い範囲に集約して配置したい複数の作用部１０２に対して、作用部１０２近傍にカム板１０３を集約することが困難となり、ロッカーアーム１０４などの機構を用いて、カム装置１０１全体が大型化していた。

特許文献１では、主カム及び補助カムを回転させる駆動機構が複雑となり、カム装置全体を小型化、簡素化し難い問題があった。また、特許文献２においても、ドエル領域を備えることになり、カムを小型化することがさらに求められる。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、カムを小型化すると共に、機構の動作プロファイルを可変とするカム装置、及び、該カム装置を用いて装置全体を小型化可能な部品の製造装置、軸受の製造装置、並びに部品の製造方法及び機械の製造方法、カム装置の小型化方法を提供する。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） カム軸周りに正方向及び逆方向に回転運動する、該カム軸に一体に取り付けられたカムと、
該カムのカム軸周りの回転運動によって直動運動するカムローラと、
前記カム軸を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御して回転駆動する回転駆動装置と、
前記カムローラと共に直動運動する従動部材を案内する直動案内装置と、
前記従動部材に取り付けられた作用部と、
を備えるカム装置であって、
前記カムのカムプロファイルを形成するカム面は、周方向一端において、前記カム軸が前記カムローラによって前記逆方向に回転不能となる回転端と、該回転端から周方向他端まで前記カムローラが当接可能で、該回転端近傍から前記周方向他端まで単一のＣＶ曲線からなるリフト領域と、前記回転端と前記周方向他端との間に形成され、前記カムローラと非接触な不連続部と、を有する、カム装置。
（２） 前記回転駆動装置が、前記カム軸を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御した回転駆動のいずれかを行うことで、リフトアップ工程、リフトダウン工程、及び休止工程を備えるカム曲線を実現し、
前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程におけるカム曲線特性は、前記カムローラが単一のＣＶ曲線からなる前記リフト領域を通過する際の、前記カムの回転運動における角速度及び角加速度を制御することによって再現され、
前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程におけるリフト量は、前記カムの回転運動における回転量によって再現され、
前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程における出力変位は、前記カムの回転運動における回転方向の位置で再現され、
前記休止工程における停止時間は、前記カムの停止時間によって再現され、
前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程における動作時間は、前記カムの回転運動の時間によって再現される、（１）に記載のカム装置。
（３） リフトアップ工程、リフトダウン工程、及び休止工程を備えるカム曲線を実現するため、前記回転駆動装置が、前記カム軸を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御した回転駆動のいずれかを行うように、前記回転駆動装置の作動を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程におけるカム曲線特性を再現するため、前記カムローラが単一のＣＶ曲線からなる前記リフト領域を通過する際の、前記カムの回転運動における角速度及び角加速度を制御する角速度・角加速度制御部と、
前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程におけるリフト量を再現するため、前記カムの回転運動における回転量を制御する回転量制御部と、
前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程における出力変位を再現するため、前記カムの回転運動における回転方向の位置を制御する位置制御部と、
前記休止工程における停止時間を再現するため、前記カムの停止時間を制御する停止時間制御部と、
前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程における動作時間を再現するため、前記カムの回転運動の時間を制御する運動時間制御部と、を有する、（１）に記載のカム装置。
（４） 前記カムローラの支持軸又は前記従動部材には、前記カムローラを前記カム軸に向けて付勢する押さえばねをさらに備える、（１）〜（３）のいずれかに記載のカム装置。
（５） （１）〜（４）のいずれかに記載のカム装置を複数備えた部品の製造装置であって、
前記複数のカム装置の前記カムは、それぞれの前記回転駆動装置によって、別々に駆動可能であり、
前記複数のカム装置の少なくとも一つが前記カムローラをリフトアップ又はリフトダウンしている時に、前記複数のカム装置の他の少なくとも一つが、前記カムローラを休止する状態を、前記複数のカム装置の前記回転駆動装置ごとの駆動によって実現可能である、
部品の製造装置。
（６） （１）〜（４）のいずれかに記載のカム装置を複数備えた軸受の製造装置であって、
前記複数のカム装置の前記カムは、それぞれの前記回転駆動装置によって、別々に駆動可能であり、
前記複数のカム装置の少なくとも一つが前記カムローラをリフトアップ又はリフトダウンしている時に、前記複数のカム装置の他の少なくとも一つが、前記カムローラを休止する状態を、前記複数のカム装置の前記回転駆動装置ごとの駆動によって実現可能である、
軸受の製造装置。
（７） （１）〜（４）のいずれかに記載のカム装置を複数用いて、部品を製造する、部品の製造方法であって、
前記複数のカム装置の前記カムを、それぞれの前記回転駆動装置によって、別々に駆動し、
前記複数のカム装置の少なくとも一つが前記カムローラをリフトアップ又はリフトダウンしている時に、前記複数のカム装置の他の少なくとも一つが、前記カムローラを休止する状態を、前記複数のカム装置の前記回転駆動装置ごとの駆動によって実現可能である、
部品の製造方法。
（８） （１）〜（４）のいずれかに記載のカム装置を複数用いて、機械を製造する、機械の製造方法であって、
前記複数のカム装置の前記カムを、それぞれの前記回転駆動装置によって、別々に駆動し、
前記複数のカム装置の少なくとも一つが前記カムローラをリフトアップ又はリフトダウンしている時に、前記複数のカム装置の他の少なくとも一つが、前記カムローラを休止する状態を、前記複数のカム装置の前記回転駆動装置ごとの駆動によって実現可能である、
機械の製造方法。
（９） カム軸周りに正方向及び逆方向に回転運動するカムと、
該カムのカム軸周りの回転運動によって直動運動するカムローラと、
前記カム軸を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御して回転駆動する回転駆動装置と、
前記カムローラと共に直動運動する従動部材を案内する直動案内装置と、
前記従動部材に取り付けられた作用部と、
を備えるカム装置の小型化方法であって、
前記カムのカムプロファイルを形成するカム面は、周方向一端において、前記カム軸が前記カムローラによって前記逆方向に回転不能となる回転端と、該回転端から周方向他端まで前記カムローラが当接可能で、該回転端近傍から前記周方向他端まで単一のＣＶ曲線からなるリフト領域と、前記回転端と前記周方向他端との間に形成され、前記カムローラと非接触な不連続部と、を有することで、前記カム及び該カムを回転駆動する前記回転駆動装置を小型化可能な、カム装置の小型化方法。

本発明のカム装置によれば、カムを小型化できると共に、機構の動作プロファイルを可変とすることができる。
また、本発明の部品の製造装置、軸受の製造装置、並びに部品の製造方法及び機械の製造方法によれば、該カム装置を用いて装置全体を小型化することができる。
さらに、本発明のカム装置の小型化方法によれば、カム及び回転駆動装置を小型化でき、カム装置全体も小型化することができる。

本発明の一実施形態に係るカム装置の斜視図である。 図１に示すカム装置のカムの側面図である。 従来のカムと図１に示すカムを比較して示す斜視図である。 図１に示すカム装置のカムローラの出力変位を示すカム線図である。 カム装置によってカムローラの出力変位を示す他のカム線図である。 （ａ）は、図５の他のカム線図を与える従来の他のカムを示す側面図であり、（ｂ）は、図５の他のカム線図を与える本実施形態の他のカムを示す側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図５の他のカム線図における、出力変位、カムの角速度及び角加速度をそれぞれ示すグラフである。 図１のカム装置を用いた軸受の製造装置を示す斜視図である。 従来の軸受の製造装置を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係るカム装置を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態のカム装置１０は、図１及び図２に示すように、カム軸２２周りに正方向及び逆方向に回転運動する、該カム軸２２に一体に取り付けられたカム２０と、該カム２０のカム軸２２周りの回転運動によって直動運動するカムローラ３０と、カム軸２２を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御して回転駆動する回転駆動装置Ｍと、を備える。さらに、カム装置１０は、カムローラ３０と共に直動運動する従動部材５０を案内する直動案内装置４０と、従動部材５０に取り付けられた作用部６０と、従動部材５０に取り付けられ、カムローラ３０をカム軸２２に向けて付勢する押さえばね６１と、を備える。

回転駆動装置Ｍは、固定部材５３に固定され、回転駆動装置Ｍの駆動軸は、固定部材５３の図示しない孔を貫通して、カム軸２２と一体回転可能に連結されている。

また、図２に示すように、カム２０のカムプロファイルを形成するカム面２１は、周方向の一部に、カムローラ３０が接触しない不連続部２７を有して外周上に形成される。具体的に、カム面２１は、周方向一端において、カム軸２２がカムローラ３０によって逆方向（図２中、時計方向）に回転不能となる回転端２８と、該回転端２８から周方向他端までカムローラ３０が当接可能で、該回転端２８近傍から周方向他端まで単一のＣＶ曲線からなるリフト領域２５と、回転端２８と周方向他端との間に形成され、カムローラ３０と非接触な不連続部２７と、を有する。また、カム面２１の周方向他端は、カムローラ３０が該周方向他端に当接している状態で、カム軸２２が正方向（図２中、反時計方向）の回転を許容する開放端２９とされる。また、不連続部２７は、周方向一端の回転端２８と、周方向他端の開放端２９との間に形成される。
なお、本実施形態では、回転端２８は、カムローラ３０の外周面に沿った円弧形状を有している。
また、以後の説明において、カム軸２２が正方向（反時計回り）に回転する場合を正回転、逆方向（時計回り）に回転する場合を逆回転とする。

リフト領域２５は、単一のＣＶ曲線からなるので、回転端２８近傍から周方向他端（開放端２９）まで、カム軸２２の中心Ｏからの半径（距離）Ｒが次第に大きくなる。本実施形態のカム２０は、即ち、リフト領域２５は、回転端２８から開放端２９まで、割付角θの範囲で割り付けられている。これにより、リフト領域２５での圧力角が小さくなり、図３に示すように、従来のカム装置に使用されていたカム板１０３に比べて、カム２０が大幅に小型化される。

さらに、本実施形態では、回転端２８における圧力角αは、９０°に設定されており、不連続部２７は、カムローラ３０が直線運動する方向と平行に形成されている。
なお、回転端２８における圧力角αとは、回転端２８でのカムローラ３０が不連続面に接する圧力角であり、具体的には、カムローラ３０が接するカム面の法線とカムローラ３０の進む方向とのなす角度を表す。

回転駆動装置Ｍは、正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御可能なモータであり、例えば、サーボモータやパルスモータなどで構成される。回転駆動装置Ｍは、カム軸２２に接続されて、制御部１によってカム２０を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御する。

したがって、本実施形態のカム装置１０では、リフト量のみがカムプロファイルで与えられ、例えば図４に示すカム曲線の休止工程Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５、リフトアップ工程Ｓ２、及びリフトダウン工程Ｓ４は、回転駆動装置Ｍで制御されるカム２０の回転により与えられる。即ち、リフト領域２５上においてカム２０を停止させることで休止工程Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５が形成され、カム２０の正回転によりリフトアップ工程Ｓ２が形成され、カム２０の逆回転によりリフトダウン工程Ｓ４が形成される。

また、リフトアップ工程Ｓ２、及びリフトダウン工程Ｓ４のカム曲線特性は、回転駆動装置Ｍによりカム２０の回転運動における角速度、角加速度を制御することで再現される。例えば、図４に示すリフトアップ工程Ｓ２、及びリフトダウン工程Ｓ４におけるＭＳ（Modified Sine）曲線のカム曲線特性は、カム２０の単一のＣＶ曲線からなるリフト領域２５を通過する際のカム２０の角速度、角加速度を制御することによって再現される。また、カム２０の回転速度を速くすることで変位速度が速くなり（急勾配）、カム２０の回転速度を遅くすることで変位速度が遅くなる（緩勾配）。

リフトアップ工程Ｓ２、及びリフトダウン工程Ｓ４のリフト量は、回転駆動装置Ｍによるカム２０の回転量によって任意に変更することができる。即ち、複数のリフトアップ工程及び複数のリフトダウン工程を有するカム曲線の場合、各リフトアップ工程でのリフト量と、各リフトダウン工程でのリフト量とが異なるカム曲線も設定することができる。ただし、リフトアップ工程での合計リフト量と、リフトダウン工程での合計リフト量とは、同じリフト量とする必要がある。また、リフト量の上限は、リフト領域２５の最大リフト量によって制限される。

さらに、リフトアップ工程Ｓ２及びリフトダウン工程Ｓ４における出力変位は、カム２０の回転運動における回転方向の位置で再現され、また、リフトアップ工程Ｓ２、及びリフトダウン工程Ｓ４の動作時間は、カム２０の回転運動の時間で再現される。

休止工程Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５の位置（位相）及び回数は、リフト領域２５上におけるカム２０の停止位置及び停止回数を設定することで、任意の位置に、任意の回数の休止工程を設定可能である。また、休止工程Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５の停止時間は、カム２０の停止時間を設定することで再現される。これにより、リフトアップ工程とリフトダウン工程とでパターン（位置及び長さ）が異なる休止工程も容易に設定が可能である。

一方、従来の、カム軸が一定速度で一方向に回転するようなカム板１０３の場合、リフトアップ工程及びリフトダウン工程におけるカム曲線特性やリフトの量は、カム板１０３のカム面のプロファイルによって与えられ、出力変位は、カムローラが通過する位置で再現されている。また、休止工程の停止時間や、リフトアップ工程及びリフトダウン工程の動作時間は、リフトアップ領域、リフトダウン領域、及びドエル領域の各割付角によって与えられる。

したがって、回転駆動装置Ｍの作動を制御する制御部１は、機能として、角速度・角加速度制御部と、回転量制御部と、位置制御部と、停止時間制御部と、運動時間制御部と、を有する。角速度・角加速度制御部は、リフトアップ工程Ｓ２及びリフトダウン工程Ｓ４におけるカム曲線特性を再現するため、カムローラ３０が単一のＣＶ曲線からなるリフト領域２５を通過する際の、カム２０の回転運動における角速度及び角加速度を制御する。回転量制御部は、リフトアップ工程Ｓ２及びリフトダウン工程Ｓ４におけるリフト量を再現するため、カム２０の回転運動における回転量を制御する。位置制御部は、リフトアップ工程Ｓ２及びリフトダウン工程Ｓ４における出力変位を再現するため、カム２０の回転運動における回転方向の位置を制御する。停止時間制御部は、休止工程Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５における停止時間を再現するため、カム２０の停止時間を制御する。運動時間制御部は、リフトアップ工程Ｓ２及びリフトダウン工程Ｓ４における動作時間を再現するため、カム２０の回転運動の時間を制御する。

また、図５に示す他のカム曲線も、図６（ａ）に示す従来のカム板１０３ａの代わりに、図６（ｂ）に示す本実施形態のカム２０ａを用いて再現させることができる。

即ち、一定速度で正回転する図６（ａ）のカム板１０３ａは、図５のカム曲線に併せて、第１ドエル領域１１１、ＭＣＶ（Modified Constant Velocity）曲線を与える第１リフトアップ領域１１２、第２ドエル領域１１３、ＭＳ（Modified Sine）曲線を与える第２リフトアップ領域１１４、第３ドエル領域１１５、ＭＳ曲線を与える第１リフトダウン領域１１６、第４ドエル領域１１７、ＭＣＶ曲線を与える第２リフトダウン領域１１８が順に形成され、閉曲線とされている。

そして、板カム１０３ａを回転させることで、第１ドエル領域１１１が第１休止工程Ｓ１１及び第５休止工程Ｓ１９を、第１リフトアップ領域１１２が第１リフトアップ工程Ｓ１２を、第２ドエル領域１１３が第２休止工程Ｓ１３を、第２リフトアップ領域１１４が第２リフトアップ工程Ｓ１４を、第３ドエル領域１１５が第３休止工程Ｓ１５を形成する。また、第１リフトダウン領域１１６が第１リフトダウン工程Ｓ１６を、第４ドエル領域１１７が第４休止工程Ｓ１７を、第２リフトダウン領域１１８が第２リフトダウン工程Ｓ１８を形成する。

一方、図６（ｂ）に示す、本実施形態のカム２０ａは、回転端２８、単一のＣＶ曲線からなるリフト領域２５、及び不連続部２７によって構成され、従来のカム１０３ａより小さい。このようなカム２０ａを使用した場合でも、回転駆動装置Ｍによって、カム２０ａを正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御した回転駆動を行うことで、図５に示す第１及び第２リフトアップ工程Ｓ１２、Ｓ１４、第１及び第２リフトダウン工程Ｓ１６、Ｓ１８、及び第１〜第５休止工程Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１７、Ｓ１９を備えるカム曲線を再現することができる。

即ち、図７に示すように、ＭＣＶ曲線を与える第１リフトアップ工程Ｓ１２、ＭＳ曲線を与える第２リフトアップ工程Ｓ１４、ＭＳ曲線を与える第１リフトダウン工程Ｓ１６、ＭＣＶ曲線を与える第２リフトダウン工程Ｓ１８は、カム２０ａの正回転時、逆回転時に、カムローラ３０がＣＶ曲線からなるカム２０ａのリフト領域２５を通過する際の、カム２０ａの回転運動における角速度、角加速度の制御によって与えられる。

また、カムローラ３０のリフト量は、カム２０ａの回転運動時における回転量によって再現することができる。さらに、カムローラ３０の位置は、カム２０ａの回転方向の位置によって与えることができる。また、各休止工程Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１７、Ｓ１９の停止時間は、カム２０ａの停止時間によって再現することができる。加えて、第１及び第２リフトアップ工程Ｓ１２、Ｓ１４、第１及び第２リフトダウン工程Ｓ１６、Ｓ１８のリフトの時間は、カム２０ａの回転運動の時間によって与えることができる。

カムローラ３０は、従動部材５０に回転可能に支持されており、カム２０の回転運動によって直線運動することで、従動部材５０及び作用部６０を上下方向に連動して駆動させる。

直動案内装置４０は、回転駆動装置Ｍを固定するための固定部材５３に取り付けられるガイドレール４１と、カムローラ３０と共に直動運動する従動部材５０に取り付けられるスライダ４２とを備える。

このため、従動部材５０は、カムローラ３０や押さえばね６１が取り付けられる面５１と、スライダ４２が取り付けられる面５２とが折り曲げられて形成され、面５１には、カム２０が回転運動する際にカム面２１との干渉を避けるように切欠き５１ａが形成されている。

なお、押さえばね６１は、カムローラ３０の支持軸３０ａに直接取り付けられても良い。また、本実施形態のカム装置１０の配置は、装置の形状、大きさにより適宜変更可能であり、モータ配置も必要に応じギヤ、ベルトなどを使用して調整してもよい。

本実施形態のカム装置１０は、上記したように、カム２０が往復回転することで、往復回転をカムローラ３０の直動運動に変換する。その際、カム２０は、カムローラ３０が不連続部２７を越えて回転することはない。なお、ここで言う直動運動とは、本実施形態のようなカムローラ３０の直線運動に限定されず、カムローラ３０に接続されたリンクの他端を中心とするカムローラ３０の揺動運動も含まれる。

上記したように、本実施形態のカム装置１０は、リフトアップ工程Ｓ２及びリフトダウン工程Ｓ４が、同一のリフト領域２５における正回転及び逆回転によって形成されるため、リフト領域２５の割付角θを従来のカム装置と比較して大きくすることができる。これにより、リフト領域２５での圧力角を小さくして滑らかな作動を可能とすると共に、カム装置１０を小型化することができる。

ここで、図８に示す、本実施形態のカム装置１０を複数（本実施形態では、６台）配置して、６個の集約した作用部６１を持つ軸受の製造装置７０と、図９に示した従来の軸受の製造装置１００とを比較して説明する。

図９に示した従来の軸受の製造装置１００では、カム板１０３は、一例として、リフト量が１２ｍｍのＭＣＶ曲線で、単一の上り、下りの動作を行なう。割付角は第１のリフト領域で３０°、第２のリフト領域で２５°であり、カム軸２２の径はφ２８ｍｍ、カムローラ３０の径はφ１６ｍｍとされる。また、カム板１０３の半径は８７．５ｍｍで、圧力角は約３０°に設計されている。

これに対し、同様の動作を行なう本実施形態のカム装置１０では、カム２０にはリフト１２ｍｍのＣＶ曲線が割付角θを３１５°にわたり、ただ１つ加工されている。ＣＶ曲線のリフト領域２５の両側は加工のためにわずかに連続したＣＶ曲線の延長部分と、不連続部２７と回転端２８のみである。

カム２０は、サーボモータによって構成される回転駆動装置Ｍに接続されており、従来のカム板１０３のドエル領域をカムローラ３０が通過するタイミングでは、カム軸２２を停止する。また、従来の割付角３０°と２５°で設けられた第１及び第２のリフト領域のタイミングでは、割付時間が等しくなるよう、割付角θが３１５°であるリフト領域２５を通過させる。このとき、従来、カム軸２２を正方向及び逆方向に反転させてリフト領域２５を通過させることで、リフトアップ及びリフトダウンを再現する。

この構造により従来、カム板１０３の最大半径が８７．５ｍｍであったのに対して、本実施形態では、カム２０の半径Ｒの最大は２８ｍｍと大幅に小型化した。このとき圧力角αは、わずか６°に過ぎず、カム軸２２の径を細くすることが許容されるならばさらに小型化も可能であった。

また、本実施形態のように、複数の作用部６１を持つ製造装置７０としてカム装置１０を集約した場合、カム軸２２の回転駆動装置Ｍは、カム２０ごと、個別に回転が異なるため、一度に全てのカムを回転させる従来の駆動モータ１０５よりも、台数は増えるが、それぞれは小型となる。また、カム２０を一箇所に集合させる必要もないことから、作用部６１の近くにカム２０及び回転駆動装置Ｍを配置すれば、中間のリンク機構も不要もしくは小さくできる。それぞれの作用部６１の連動は、各カム２０の回転駆動装置Ｍの連動運転で達成している。
なお、複数の回転駆動装置Ｍは、個別に異なる回転速度で回転させてもよい。
このため、例えば、複数のカム装置１０の少なくとも一つがカムローラ３０をリフトアップ又はリフトダウンしている時に、複数のカム装置１０の他の少なくとも一つが、カムローラ３０を休止する状態を、複数のカム装置１０の回転駆動装置Ｍごとの駆動によって実現することができる。

このように、本実施形態のカム装置１０は、リフト領域２５に対する割付角θを極めて大きくすることができ、カム面が連続した閉軌道である従来の板カム２０の機構と比較してカム２０を大幅に小型化することができる。即ち、本実施形態のカム装置１０は、カム装置１０を小型化する機能と、リフト領域２５での圧力角を小さくして作動を滑らかにする機能を併せ持つ。さらに、カム２０の回転速度を変更することで、カムプロファイルを可変とする。

また、複数の作用部６１を集約して配置すべく、本実施形態の複数のカム装置１０は、カムローラ３０の移動方向（上下方向）に重ねられると共に、カム軸２２の軸方向及びカムローラ３０の移動方向に直交する方向にずれて配置されることで、極めてコンパクトに配置することができる。
なお、このような軸受の製造装置１００は、例えば、玉軸受０の玉の組付け工程に好適に使用される。

以上説明したように、本実施形態のカム装置１０は、カム軸２２周りに正方向及び逆方向に回転運動するカム２０と、該カム２０のカム軸２２周りの回転運動によって直動運動するカムローラ３０と、カム軸２２を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御して回転駆動する回転駆動装置Ｍと、カムローラ３０と共に直動運動する従動部材５０を案内する直動案内装置４０と、従動部材５０に取り付けられた作用部６０と、を備える。そして、カム２０のカムプロファイルを形成するカム面２１は、周方向一端において、カム軸２２がカムローラ３０によって逆方向に回転不能となる回転端２８と、該回転端２８から周方向他端までカムローラ３０が当接可能で、該回転端２８近傍から周方向他端まで単一のＣＶ曲線からなるリフト領域２５と、回転端２８と周方向他端との間に形成され、前記カムローラ３０と非接触な不連続部と、を有する。これにより、同様の作動を行う従来のカム板１０３と比較して、大幅に小型化できると共に、直動案内装置４０を含むカム装置全体も小型化することができる。また、回転駆動装置Ｍによって、カム２０による動作のプロファイルを可変とすることができる。

また、カムローラ３０又は従動部材５０には、カムローラ３０をカム軸２２に向けて付勢する押さえばね６１をさらに備えるので、安定したカムローラ３０の挙動を与えることができる。

さらに、本実施形態の軸受の製造装置７０及び製造方法は、複数のカム装置１０を備え、複数のカム装置１０のカム２０は、それぞれの回転駆動装置Ｍによって、別々に駆動可能である。そして、軸受の製造装置７０及び製造方法は、複数のカム装置１０の少なくとも一つがカムローラ３０をリフトアップ又はリフトダウンしている時に、複数のカム装置１０の他の少なくとも一つが、カムローラ３０を休止する状態を、複数のカム装置１０の回転駆動装置Ｍごとの駆動によって実現可能である。したがって、複数の作用部６１を同期をとりながら連動させる場合であっても、カム２０を小型化でき、さらに、製造装置７０全体も小型化することができる。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、カム装置１０を用いた製造装置及び製造方法としては、軸受の製造装置及び製造方法に限らず、部品や機械の製造装置及び製造方法、即ち、電動パワーステアリング装置などの車両の部品の製造や、各種機械（動力を問わない）の部品の製造、電気部品の製造にも適用可能である。

なお、本出願は、２０１９年５月７日出願の日本特許出願（特願２０１９−８７６１２）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

１０ カム装置
２０ カム
２１ カム面
２２ カム軸
２５ リフト領域
２７ 不連続部
２８ 回転端
３０ カムローラ
Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５ 休止工程
Ｓ２ リフトアップ工程
Ｓ４ リフトダウン工程
α 回転端における圧力角
θ 割付角

Claims (9)

1. カム軸周りに正方向及び逆方向に回転運動する、該カム軸に一体に取り付けられたカムと、
   該カムのカム軸周りの回転運動によって直動運動するカムローラと、
   前記カム軸を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御して回転駆動する回転駆動装置と、
   前記カムローラと共に直動運動する従動部材を案内する直動案内装置と、
   前記従動部材に取り付けられた作用部と、
   を備えるカム装置であって、
   前記カムのカムプロファイルを形成するカム面は、周方向一端において、前記カム軸が前記カムローラによって前記逆方向に回転不能となる回転端と、該回転端から周方向他端まで前記カムローラが当接可能で、該回転端近傍から前記周方向他端まで単一のＣＶ曲線からなるリフト領域と、前記回転端と前記周方向他端との間に形成され、前記カムローラと非接触な不連続部と、を有する、カム装置。
2. 前記回転駆動装置が、前記カム軸を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御した回転駆動のいずれかを行うことで、リフトアップ工程、リフトダウン工程、及び休止工程を備えるカム曲線を実現し、
   前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程におけるカム曲線特性は、前記カムローラが単一のＣＶ曲線からなる前記リフト領域を通過する際の、前記カムの回転運動における角速度及び角加速度を制御することによって再現され、
   前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程におけるリフト量は、前記カムの回転運動における回転量によって再現され、
   前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程における出力変位は、前記カムの回転運動における回転方向の位置で再現され、
   前記休止工程における停止時間は、前記カムの停止時間によって再現され、
   前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程における動作時間は、前記カムの回転運動の時間によって再現される、請求項１に記載のカム装置。
3. リフトアップ工程、リフトダウン工程、及び休止工程を備えるカム曲線を実現するため、前記回転駆動装置が、前記カム軸を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御した回転駆動のいずれかを行うように、前記回転駆動装置の作動を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程におけるカム曲線特性を再現するため、前記カムローラが単一のＣＶ曲線からなる前記リフト領域を通過する際の、前記カムの回転運動における角速度及び角加速度を制御する角速度・角加速度制御部と、
   前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程におけるリフト量を再現するため、前記カムの回転運動における回転量を制御する回転量制御部と、
   前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程における出力変位を再現するため、前記カムの回転運動における回転方向の位置を制御する位置制御部と、
   前記休止工程における停止時間を再現するため、前記カムの停止時間を制御する停止時間制御部と、
   前記リフトアップ工程及びリフトダウン工程における動作時間を再現するため、前記カムの回転運動の時間を制御する運動時間制御部と、を有する、請求項１に記載のカム装置。
4. 前記カムローラの支持軸又は前記従動部材には、前記カムローラを前記カム軸に向けて付勢する押さえばねをさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のカム装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のカム装置を複数備えた部品の製造装置であって、
   前記複数のカム装置の前記カムは、それぞれの前記回転駆動装置によって、別々に駆動可能であり、
   前記複数のカム装置の少なくとも一つが前記カムローラをリフトアップ又はリフトダウンしている時に、前記複数のカム装置の他の少なくとも一つが、前記カムローラを休止する状態を、前記複数のカム装置の前記回転駆動装置ごとの駆動によって実現可能である、部品の製造装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のカム装置を複数備えた軸受の製造装置であって、
   前記複数のカム装置の前記カムは、それぞれの前記回転駆動装置によって、別々に駆動可能であり、
   前記複数のカム装置の少なくとも一つが前記カムローラをリフトアップ又はリフトダウンしている時に、前記複数のカム装置の他の少なくとも一つが、前記カムローラを休止する状態を、前記複数のカム装置の前記回転駆動装置ごとの駆動によって実現可能である、軸受の製造装置。
7. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のカム装置を用いて、部品を製造する、部品の製造方法であって、
   前記複数のカム装置の前記カムを、それぞれの前記回転駆動装置によって、別々に駆動し、
   前記複数のカム装置の少なくとも一つが前記カムローラをリフトアップ又はリフトダウンしている時に、前記複数のカム装置の他の少なくとも一つが、前記カムローラを休止する状態を、前記複数のカム装置の前記回転駆動装置ごとの駆動によって実現可能である、部品の製造方法。
8. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のカム装置を用いて、機械を製造する、機械の製造方法であって、
   前記複数のカム装置の前記カムを、それぞれの前記回転駆動装置によって、別々に駆動し、
   前記複数のカム装置の少なくとも一つが前記カムローラをリフトアップ又はリフトダウンしている時に、前記複数のカム装置の他の少なくとも一つが、前記カムローラを休止する状態を、前記複数のカム装置の前記回転駆動装置ごとの駆動によって実現可能である、機械の製造方法。
9. カム軸周りに正方向及び逆方向に回転運動するカムと、
   該カムのカム軸周りの回転運動によって直動運動するカムローラと、
   前記カム軸を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御して回転駆動する回転駆動装置と、
   前記カムローラと共に直動運動する従動部材を案内する直動案内装置と、
   前記従動部材に取り付けられた作用部と、
   を備えるカム装置の小型化方法であって、
   前記カムのカムプロファイルを形成するカム面は、周方向一端において、前記カム軸が前記カムローラによって前記逆方向に回転不能となる回転端と、該回転端から周方向他端まで前記カムローラが当接可能で、該回転端近傍から前記周方向他端まで単一のＣＶ曲線からなるリフト領域と、前記回転端と前記周方向他端との間に形成され、前記カムローラと非接触な不連続部と、を有することで、前記カム及び該カムを回転駆動する前記回転駆動装置を小型化可能な、カム装置の小型化方法。

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