JP6977954B2 - 2-axis solid cam mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、２軸立体カム機構に関する。 The present invention relates to a two-axis stereoscopic cam mechanism.
従来より、支持部材に軸支された所定の回転軸の周りを回転する立体カムのカム案内面に、前記支持部材の他の部分に軸支された従節側リンクが案内されるように構成された立体カム機構において、前記立体カムに３次元的なカム案内面を形成するとともに、このカム案内面に前記従節側リンクの一端に所定の角度にて形成したカムフォロワをガイドさせるようにして、立体カムの回転運動を従節側リンクの他端の揺動運動に変換するように構成したことを特徴とする立体カム機構がある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a cam guide surface of a three-dimensional cam that rotates around a predetermined rotation axis that is pivotally supported by the support member is configured to guide a follower-side link that is pivotally supported by another portion of the support member. In the three-dimensional cam mechanism, a three-dimensional cam guide surface is formed on the three-dimensional cam, and a cam follower formed at a predetermined angle is guided to one end of the subordinate side link on the cam guide surface. , There is a three-dimensional cam mechanism configured to convert the rotational movement of the three-dimensional cam into the swinging movement of the other end of the slave side link (see, for example, Patent Document 1).
ところで、従来の立体カム機構は、１つの立体カムに沿って従属リンク（レバー）が揺動するものであり、２軸方向にレバーを揺動可能にするものではない。 By the way, in the conventional three-dimensional cam mechanism, the dependent link (lever) swings along one three-dimensional cam, and the lever does not swing in the biaxial direction.
そこで、２軸方向にレバーを揺動可能にする２軸立体カム機構を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a biaxial three-dimensional cam mechanism capable of swinging a lever in a biaxial direction.
本発明の実施の形態の２軸立体カム機構は、レバーと、前記レバーを揺動可能に支持する支持部材と、前記支持部材に軸支される第１回転軸と、前記第１回転軸を挟んで配設される２つの第１当接部とを有する第１アーム部材と、前記支持部材に軸支される第２回転軸と、前記第２回転軸を挟んで配設される２つの第２当接部とを有する第２アーム部材と、前記レバーの第１側に設けられ、前記２つの第１当接部にそれぞれ当接する２つの第１カム面と、前記レバーの前記第１側に直交する第２側に設けられ、前記２つの第２当接部にそれぞれ当接する２つの第２カム面とを含み、前記２つの第１カム面及び前記２つの第２カム面は、それぞれ、前記２つの第１当接部及び前記２つの第２当接部と摺動可能な立体曲面形状を有する。 The two-axis three-axis cam mechanism according to the embodiment of the present invention includes a lever, a support member that swingably supports the lever, a first rotation shaft pivotally supported by the support member, and the first rotation shaft. A first arm member having two first contact portions arranged by sandwiching the support member, a second rotating shaft pivotally supported by the support member, and two arranged by sandwiching the second rotating shaft. A second arm member having a second contact portion, two first cam surfaces provided on the first side of the lever and in contact with the two first contact portions, respectively, and the first of the lever. The two first cam surfaces and the two second cam surfaces are provided on the second side orthogonal to the side and include two second cam surfaces that abut each of the two second contact portions. Each has a three-dimensional curved surface shape that can slide with the two first contact portions and the two second contact portions.
２軸方向にレバーを揺動可能にする２軸立体カム機構を提供することができる。 It is possible to provide a biaxial three-dimensional cam mechanism that allows the lever to swing in the biaxial direction.
以下、本発明の２軸立体カム機構を適用した実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments to which the two-axis three-dimensional cam mechanism of the present invention is applied will be described.
＜実施の形態＞
図１は、２軸立体カム機構１００を示す図である。２軸立体カム機構１００は、ベース部１１０、レバー１２０、及びフォロワ１３０Ａ、１３０Ｂを含む。以下では、図１に加えて図２を用いて説明する。
<Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a two-axis three-
図２は、レバー１２０及びフォロワ１３０Ａ、１３０Ｂの可動部を拡大して示す図である。図２では、ベース部１１０は、レバー１２０及びフォロワ１３０Ａ、１３０Ｂを軸支する部分だけを抜き出して、透過的に示す。また、以下では、ＸＹＺ座標系を用いて説明し、平面視とはＸＺ面視することをいう。
FIG. 2 is an enlarged view showing the movable parts of the
２軸立体カム機構１００は、ベース部１１０に対して、レバー１２０を２軸方向に操作可能な装置である。レバー１２０は、ベース部１１０に保持されている２軸の回転中心に対して、倒す方向に操作可能である。
The two-axis three-
２軸方向とは、ＸＹ平面内で矢印＋Ａ方向及び−Ａ方向に倒す方向と、ＹＺ平面内で矢印＋Ｂ方向及び−Ｂ方向に倒す方向とを含む意味である。また、レバー１２０は、ＸＹ平面とＹＺ平面とに対して斜めの方向（斜めに倒す方向）についても操作可能であり、２軸方向には、ＸＹ平面とＹＺ平面とに対する斜めの方向を含めてもよい。ここでは、２軸方向に、斜めの方向を含める形態について説明する。
The biaxial direction means a direction of tilting in the arrow + A direction and the −A direction in the XY plane and a direction of tilting in the arrow + B direction and the −B direction in the YZ plane. Further, the
ベース部１１０は、２軸立体カム機構１００の台座になる部材であり、支持部材の一例である。ベース部１１０は、２軸立体カム機構１００を取り付ける部材等に固定される。ベース部１１０は、基部１１１、延在部１１２、１１３、及びジンバル１１５を有する。基部１１１及び延在部１１２、１１３は、一体的に成型され、例えば、金属製又は樹脂製である。
The
基部１１１は、レバー１２０をＹ軸方向に挿通する部分であり、平面視で矩形状の部材である。基部１１１は、Ｙ軸方向に貫通する貫通孔１１１Ａを有する。貫通孔１１１Ａは、平面視で矩形状である。このため、基部１１１は、矩形環状の部材である。
The
基部１１１は、Ｘ軸正方向側及びＸ軸負方向側の壁部にＸ軸方向に貫通する一対の開口部１１１Ｂを有する。図１では、Ｘ軸負方向側の壁部に設けられる開口部１１１Ｂは、レバー１２０等の裏側に位置するため示していない。また、図２では、一対の開口部１１１Ｂのうちの手前側だけ図示する。これら一対の開口部１１１Ｂは、ジンバル１１５のＸ軸に平行な回転軸を回動自在に軸支する。
The
延在部１１２は、基部１１１からＸ軸正方向に延在する部分であり、延在部１１３は、基部１１１からＺ軸正方向に延在する部分である。このため、基部１１１及び延在部１１２、１１３は、平面視でＬ字型である。
The extending
延在部１１２は、Ｙ軸方向に貫通する貫通孔１１２Ａと、貫通孔１１２Ａの内部のＺ軸正方向側とＺ軸負方向側の壁部に設けられる一対の開口部１１２Ｂとを有する。貫通孔１１２Ａの内部には、フォロワ１３０Ａが挿通され、一対の開口部１１２Ｂは、フォロワ１３０Ａの回転軸１３２Ａを回動自在に軸支する。
The extending
延在部１１３は、Ｙ軸方向に貫通する貫通孔１１３Ａと、貫通孔１１３Ａの内部のＸ軸正方向側とＸ軸負方向側の壁部に設けられる一対の開口部１１３Ｂとを有する。貫通孔１１３Ａの内部には、フォロワ１３０Ｂが挿通され、一対の開口部１１３Ｂは、フォロワ１３０Ｂの回転軸１３２Ｂを回動自在に軸支する。
The extending
ジンバル１１５は、ベース部１１０の基部１１１の貫通孔１１１Ａの内部に収容され、レバー１２０を２軸方向に揺動可能に保持する。ジンバル１１５は、レバー１２０をベース部１１０に対して揺動可能に支持する回転部材の一例である。ジンバル１１５は、支持部材の一例であるベース部１１０の一部であるため、ジンバル１１５がレバー１２０を２軸方向に揺動可能に保持することは、支持部材としてのベース部１１０がレバー１２０を２軸方向に揺動可能に保持することに等しい。
The
ジンバル１１５は、レバー１２０をＸ軸に平行な回転軸の周りに回転移動させるＸロータ１１５Ｘを有する。ジンバル１１５は、例えば、金属製又は樹脂製である。
The
Ｘロータ１１５Ｘは、レバー１２０がＹ軸に平行な状態では、平面視で矩形環状（吊枠状）の部材であり、Ｘ軸正方向側及びＸ軸負方向側の壁部に、一対の回転軸１１５Ｘ１を有する。図２には、Ｘ軸正方向側の回転軸１１５Ｘ１を示し、Ｘ軸負方向側の回転軸１１５Ｘ１は、レバー１２０等の裏側に位置するため示していない。一対の回転軸１１５Ｘ１は、一対の開口部１１１Ｂにベアリングを介して回動自在に軸支される。
The
レバー１２０は、回転軸１２３を有し、この回転軸１２３がＸロータ１１５ＸのＺ軸正方向側とＺ軸負方向側の壁部に対して、ベアリングを介して回動自在に軸支されている。
The
このようなジンバル１１５によって、レバー１２０は、基部１１１に対して、ＸＹ平面内で矢印＋Ａ方向及び−Ａ方向に倒す方向と、ＹＺ平面内で矢印＋Ｂ方向及び−Ｂ方向に倒す方向とに揺動自在であり、±Ａ方向及び±Ｂ方向に対して斜めの方向にも揺動自在に保持されている。
With such a
レバー１２０は、棒状部１２１と、カム部１２２ＡＵ、１２２ＡＬ、１２２ＢＵ、１２２ＢＬと、回転軸１２３とを有する。レバー１２０は、例えば、金属製又は樹脂製である。
The
棒状部１２１は、レバー１２０がＹ軸に平行な状態では、Ｙ軸に平行な細長い四角柱状の部材である。棒状部１２１は、両端に位置する端部１２１Ａ、１２１Ｂを有する。棒状部１２１の端部１２１Ａは、２軸立体カム機構１００の利用者が手で触れる部分である。利用者は、例えば、レバー１２０を操作する際には、端部１２１Ａ側を保持する。なお、棒状部１２１は、円柱状であってもよい。
The rod-
カム部１２２ＡＵと１２２ＢＵは、棒状部１２１の長手方向における略中央において、Ｘ軸正方向を向く側面と、Ｚ軸正方向を向く側面とに、それぞれ取り付けられている。すなわち、カム部１２２ＡＵは、棒状部１２１のＸ軸正方向を向く側面から、Ｘ軸正方向に突出するように設けられており、カム部１２２ＢＵは、棒状部１２１のＺ軸正方向を向く側面から、Ｚ軸正方向に突出するように設けられている。
The cam portions 122AU and 122BU are attached to the side surface facing the positive direction of the X axis and the side surface facing the positive direction of the Z axis, respectively, at the substantially center in the longitudinal direction of the rod-shaped
カム部１２２ＡＬと１２２ＢＬは、棒状部１２１の長手方向における端部１２１Ｂ側において、Ｘ軸正方向を向く側面と、Ｚ軸正方向を向く側面とに、それぞれ取り付けられている。すなわち、カム部１２２ＡＬは、棒状部１２１のＸ軸正方向を向く側面から、Ｘ軸正方向に突出するように設けられており、カム部１２２ＢＬは、棒状部１２１のＺ軸正方向を向く側面から、Ｚ軸正方向に突出するように設けられている。
The cam portions 122AL and 122BL are attached to the side surface facing the positive direction of the X axis and the side surface facing the positive direction of the Z axis, respectively, on the
カム部１２２ＡＵ及び１２２ＢＵと、カム部１２２ＡＬ及び１２２ＢＬとは、棒状部１２１の長手方向（延在方向）において離間しており、カム部１２２ＡＵ及び１２２ＢＵと、カム部１２２ＡＬ及び１２２ＢＬとの間の棒状部１２１の部分が、ジンバル１１５のＸロータ１１５Ｘに軸支されている。
The cam portions 122AU and 122BU and the cam portions 122AL and 122BL are separated from each other in the longitudinal direction (extending direction) of the rod-shaped
カム部１２２ＡＵ、１２２ＡＬ、１２２ＢＵ、１２２ＢＬは、それぞれ、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１、１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１を有する。カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１、１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１は、三次元的に湾曲された立体曲面形状を有し、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１は、Ｘ軸正方向側を向き、カム面１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１は、Ｚ軸正方向側を向いている。 The cam portions 122AU, 122AL, 122BU, and 122BL have cam surfaces 122AU1, 122AL1, 122BU1, and 122BL1, respectively. The cam surfaces 122AU1, 122AL1, 122BU1, and 122BL1 have a three-dimensionally curved three-dimensional curved surface shape, the cam surfaces 122AU1 and 122AL1 face the X-axis positive direction side, and the cam surfaces 122BU1 and 122BL1 have the Z-axis positive. It faces the direction side.
カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１は、互いに等しい形状を有し、カム面１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１も互いに等しい形状を有する。レバー１２０の回転軸１２３がＸロータ１１５Ｘの内側にあることの関係で、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１と、カム面１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１とは、多少形状が異なる。
The cam surfaces 122AU1 and 122AL1 have the same shape as each other, and the cam surfaces 122BU1 and 122BL1 also have the same shape as each other. The cam surfaces 122AU1 and 122AL1 and the cam surfaces 122BU1 and 122BL1 have slightly different shapes because the
ここで、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１は、２つの第１カム面の一例であり、カム面１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１は、２つの第２カム面の一例である。また、レバー１２０のＸ軸正方向側は、第１側の一例であり、レバー１２０のＺ軸正方向側は、第１側に直交する第２側の一例である。なお、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１、１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１の立体曲面形状については後述する。
Here, the cam surfaces 122AU1 and 122AL1 are examples of two first cam surfaces, and the cam surfaces 122BU1 and 122BL1 are examples of two second cam surfaces. Further, the X-axis positive direction side of the
フォロワ１３０Ａは、腕部１３１Ａ、回転軸１３２Ａ、及び当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬを有する。フォロワ１３０Ａは、第１アーム部材の一例である。フォロワ１３０Ａは、例えば、金属製又は樹脂製である。
The
腕部１３１Ａは、アーム状の部材であり、長手方向の中央に回転軸１３２Ａが設けられている。腕部１３１Ａの中央部はＹ軸方向に延在し、両端はＸ軸負方向に折り曲げられている。このため、腕部１３１Ａは、ＸＹ面視で略Ｕ字型のアーム状の部材である。
The
ここでは、一例として腕部１３１ＡのＸＺ平面に平行な断面形状が矩形状である形態について説明するが、円形等であってもよく、腕部１３１Ａは、Ｙ軸方向に沿った長手方向を有する部材であればよい。腕部１３１Ａは、第１腕部の一例である。
Here, as an example, a form in which the cross-sectional shape parallel to the XZ plane of the
腕部１３１ＡのＹ軸正方向側の端部には、当接部１３３ＡＵが設けられており、腕部１３１ＡのＹ軸負方向側の端部には、当接部１３３ＡＬが設けられている。腕部１３１Ａは、長手方向の中央部が貫通孔１１２Ａに挿通されており、回転軸１３２Ａは、一対の開口部１１２Ｂにベアリングを介して回動自在に軸支されている。
A contact portion 133AU is provided at the end of the
回転軸１３２Ａは、腕部１３１Ａの長手方向において、中心軸がＺ軸に平行になるように設けられた円筒状の部材である。回転軸１３２Ａの中心軸の延在方向（Ｚ軸方向）の両端は、腕部１３１Ａよりも突出している。回転軸１３２Ａは、第１回転軸の一例である。
The
当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬは、それぞれ、腕部１３１ＡのＹ軸正方向側の端部、Ｙ軸負方向側の端部に、Ｘ軸負方向に向けて設けられている。当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬは、腕部１３１Ａの中央部がＹ軸と平行な状態で、回転軸１３２Ａの中心軸を通るＸＺ平面に対して鏡像対称になるように配置されている。このため、当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬは、回転軸１３２Ａに対して等しい距離の位置に、回転軸１３２Ａを挟んで配設される。当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬは、２つの第１当接部の一例である。
The contact portions 133AU and 133AL are provided at the end of the
当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬは、一例として、半球体状であり、腕部１３１Ａに対してＸ軸負方向に突出している。当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬは、腕部１３１ＡのＸ軸負方向側の側面に、半球体を取り付けたように設けられている。当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬは、それぞれ、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１に当接する。
As an example, the contact portion 133AU and 133AL have a hemispherical shape and protrudes in the negative direction of the X-axis with respect to the
フォロワ１３０Ｂは、腕部１３１Ｂ、回転軸１３２Ｂ、及び当接部１３３ＢＵ、１３３ＢＬを有する。フォロワ１３０Ｂは、第２アーム部材の一例である。フォロワ１３０Ｂは、例えば、金属製又は樹脂製である。
The
腕部１３１Ｂは、アーム状の部材であり、長手方向の中央に回転軸１３２Ｂが設けられている。腕部１３１Ｂの中央部はＹ軸方向に延在し、両端はＺ軸負方向に折り曲げられている。このため、腕部１３１Ｂは、ＹＺ面視で略Ｕ字型のアーム状の部材である。
The
ここでは、一例として腕部１３１Ｂが四角柱状である形態について説明するが、円筒状等であってもよく、Ｙ軸方向に沿った長手方向を有していればよい。腕部１３１Ｂは、第２腕部の一例である。
Here, the form in which the
腕部１３１ＢのＹ軸正方向側の端部には、当接部１３３ＢＵが設けられており、腕部１３１ＢのＹ軸負方向側の端部には、当接部１３３ＢＬが設けられている。腕部１３１Ｂは、長手方向の中央部が貫通孔１１３Ａに挿通されており、回転軸１３２Ｂは、一対の開口部１１３Ｂにベアリングを介して回動自在に軸支されている。
A contact portion 133BU is provided at the end of the
回転軸１３２Ｂは、腕部１３１Ｂの長手方向において、中心軸がＸ軸に平行になるように設けられた円筒状の部材である。回転軸１３２Ｂの中心軸の延在方向（Ｘ軸方向）の両端は、腕部１３１Ｂよりも突出している。回転軸１３２Ｂは、第１回転軸に直交する第２回転軸の一例である。
The
当接部１３３ＢＵ、１３３ＢＬは、それぞれ、腕部１３１ＢのＹ軸正方向側の端部、Ｙ軸負方向側の端部に、Ｚ軸負方向に向けて設けられている。当接部１３３ＢＵ、１３３ＢＬは、腕部１３１Ｂの中央部がＹ軸と平行な状態で、回転軸１３２Ｂの中心軸を通るＸＺ平面に対して鏡像対称になるように配置されている。このため、当接部１３３ＢＵ、１３３ＢＬは、回転軸１３２Ｂに対して等しい距離の位置に、回転軸１３２Ａを挟んで配設される。当接部１３３ＢＵ、１３３ＢＬは、２つの第２当接部の一例である。
The contact portions 133BU and 133BL are provided at the end of the
当接部１３３ＢＵ、１３３ＢＬは、一例として、半球体状であり、腕部１３１Ｂに対してＺ軸負方向に突出している。当接部１３３ＢＵ、１３３ＢＬは、腕部１３１ＢのＺ軸負方向側の側面に、半球体を取り付けたように設けられている。当接部１３３ＢＵ、１３３ＢＬは、それぞれ、カム面１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１に当接する。
As an example, the abutting portion 133BU and 133BL have a hemispherical shape and protrudes in the negative direction of the Z axis with respect to the
図３は、２軸立体カム機構１００の動作状態を示す図である。ここでは、説明の便宜上、Ｙ軸正方向を上方向と称し、Ｙ軸負方向を下方向と称すが、普遍的な上下関係を示すものではない。
FIG. 3 is a diagram showing an operating state of the two-axis three-
上述のような２軸立体カム機構１００において、レバー１２０を２軸方向（斜め方向を含む）に倒せる範囲（可動範囲）は、ジンバル１１５の可動範囲やフォロワ１３０Ａ、１３０Ｂの可動範囲等によって規定される。
In the two-axis three-
このようなレバー１２０の可動範囲において、図３の中央に示すようにレバー１２０がＹ軸に平行な状態から、図３の右又は左に示すようにレバー１２０を動かした場合に、当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬ、１３３ＢＵ、１３３ＢＬは、それぞれ、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１、１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１に当接した状態を保持し、それぞれ、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１、１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１と摺動する。
In such a movable range of the
より具体的には、図３の中央の状態から右に示すようにレバー１２０を−Ａ方向に動かすと、当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬは、それぞれ、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１に当接しながらカム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１の表面を上方向に向かって滑り、このとき、当接部１３３ＢＵ、１３３ＢＬは、それぞれ、カム面１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１に当接しながらカム面１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１の表面を移動する。
More specifically, when the
また、図３の中央の状態から左に示すようにレバー１２０を−Ｂ方向に動かすと、当接部１３３ＢＵ、１３３ＢＬは、それぞれ、カム面１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１に当接しながらカム面１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１の表面を上方向に向かって滑り、このとき、当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬは、それぞれ、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１に当接しながらカム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１の表面を移動する。
Further, when the
このように、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１、１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１は、レバー１２０が可動範囲内でどのように動かされても、それぞれ、当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬ、１３３ＢＵ、１３３ＢＬと当接した状態を保持するように摺動可能な立体曲面形状を有する。
In this way, the cam surfaces 122AU1, 122AL1, 122BU1, and 122BL1 maintain the state of being in contact with the contact portions 133AU, 133AL, 133BU, and 133BL, respectively, regardless of how the
次に、このようなカム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１、１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１の立体曲面形状の詳細について説明する。ここで、図１においてレバー１２０を＋Ａ方向に移動させる際のフォロワ１３０Ａの回転角をｕとし、図１においてレバー１２０を＋Ｂ方向に移動させる際のフォロワ１３０Ｂの回転角をｖとする。
Next, the details of the three-dimensional curved surface shape of the cam surfaces 122AU1, 122AL1, 122BU1, and 122BL1 will be described. Here, in FIG. 1, the rotation angle of the
ここでは、レバー１２０の２軸の回転中心をＸＹＺ座標の原点（０，０，０）とする。レバー１２０の２軸の回転中心は、ジンバル１１５によって保持されている部分のうちの１点である。
Here, the center of rotation of the two axes of the
まず、カム面１２２ＡＵ１の形状について説明する。全体の座標系から見たとき、フォロワ１３０Ａの当接部１３３ＡＵの中心の描く軌跡の座標は、行列で次式（１）で表すことができる。ここで、フォロワ１３０Ａの当接部１３３ＡＵの中心とは、半球状の当接部１３３ＡＵの中心であり、半球体が球体である場合の中心である。当接部１３３ＡＵの中心の座標は（ｂ，ｃ，０）である。
First, the shape of the cam surface 122AU1 will be described. When viewed from the entire coordinate system, the coordinates of the locus drawn by the center of the contact portion 133AU of the
ここで、レバー１２０の座標系を用いて説明する。レバー１２０の座標系とは、レバー１２０の棒状部１２１を２軸方向（斜め方向を含む）に動かしても（倒しても）レバー１２０から見て変化しない座標系である。
Here, the coordinate system of the
このようなレバー１２０の座標系から見たときに、当接部１３３ＡＵの中心の軌跡は、全体の座標系を、レバー１２０の回転角ｕ、ｖに応じて回転させたものになるので、式（１）から次式（２）が求まる。
When viewed from the coordinate system of the
すなわち、カム面１２２ＡＵ１の立体曲面形状は、レバー１２０の回転軸、フォロワ１３０Ａ、１３０Ｂの回転軸１３２Ａ、１３２Ｂ、フォロワ１３０Ａ、１３０Ｂの半球体の中心の座標を決めることで、回転角（ｕ，ｖ）の関数として表現することができる。上述のように、フォロワ１３０Ａ、１３０Ｂの半球体の中心の軌跡が表す立体曲面形状を求めて、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１、１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１の各点の法線の方向に半球体の半径分だけオフセットさせればよい。
That is, the three-dimensional curved surface shape of the cam surface 122AU1 determines the rotation angle (u, v) by determining the coordinates of the rotation axis of the
例えば、カム面１２２ＢＵ１については、当接部１３３ＢＵの中心の座標を（０，ｆ，ｇ）とし、点（０，０，ｅ）を通るＸ軸に平行な軸回りに角度ｖだけ回転させることを考える。Ｚ軸座標のｅは、回転軸１３２Ｂの中心軸のＺ軸座標である。
For example, for the cam surface 122BU1, the coordinates of the center of the contact portion 133BU are set to (0, f, g), and the cam surface 122BU1 is rotated by an angle v around an axis parallel to the X axis passing through the point (0,0, e). think of. The Z-axis coordinate e is the Z-axis coordinate of the central axis of the
当接部１３３ＢＵの中心の軌跡は、全体の座標系をレバー１２０の回転角ｕ、ｖに応じて回転させたものになるので、次式（３）で表される。
The locus at the center of the contact portion 133BU is expressed by the following equation (3) because the entire coordinate system is rotated according to the rotation angles u and v of the
以上のように、ベース部１１０、レバー１２０、及びフォロワ１３０Ａ、１３０Ｂを用いることにより、レバー１２０を２軸方向（斜め方向を含む）に動かす（倒す）ことができる２軸立体カム機構１００が得られる。
As described above, by using the
従って、２軸方向にレバー１２０を揺動可能にする２軸立体カム機構１００を提供することができる。
Therefore, it is possible to provide a biaxial three-
２軸立体カム機構１００は、レバー１２０の２軸方向の動作をフォロワ１３０Ａ、１３０Ｂの回転軸１３２Ａ、１３２Ｂの回転動作に変換することができる。一対の開口部１１２Ｂ及び一対の開口部１１３Ｂは、ベース部１１０と一体である。このため、回転軸１３２Ａ、１３２Ｂにモータの回転軸を機械的に接続すれば、レバー１２０で２個のモータ操作することができる。また、回転軸１３２Ａ、１３２Ｂにバネ等を機械的に接続すれば、レバー１２０を操作する際の操作荷重を与えることができる。また、摩擦力によって操作荷重を与えるブレーキ機構を接続することもできる。
The two-axis three-
また、これとは反対に、モータの回転軸が回転したときには、その回転分だけレバー１２０が動くので、モータの回転軸の回転をレバー１２０の２軸動作に変換することができる。
On the contrary, when the rotation shaft of the motor rotates, the
回転軸１３２Ａ、１３２Ｂに接続される機械的構造（上記のモータ等）は、レバー１２０の２軸方向の動作に関わらず、ベース部１１０に対する配置位置が変化しない。また、レバー１２０の２軸の回転中心をＸＹＺ座標の原点（０，０，０）に設定し、当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬは、回転軸１３２Ａに対して等しい距離の位置に配置され、かつ、当接部１３３ＢＵ、１３３ＢＬは、回転軸１３２Ｂに対して等しい距離の位置に配置されるため、回転軸１３２Ａ及び回転軸１３２Ｂに接続する機械的構造（上記のモータ等）を同じ仕様のものにすることができる。たとえば、互いにサイズが等しい２個のモータや２個のブレーキを利用することができる。これに対し、本実施形態と異なり、単純なジンバル構造の２軸にそれぞれモータを取り付ける場合には、一方の軸に接続されたモータが他方の軸に接続されたモータごと可動させる構造となるため、同じモータを使用できなかった。
The mechanical structure (motor or the like described above) connected to the
また、以上のようにして求まるカム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１、１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１を有するレバー１２０と、フォロワ１３０Ａ、１３０Ｂとを用いれば、レバー１２０を動かした場合に、当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬ、１３３ＢＵ、１３３ＢＬは、それぞれ、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１、１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１に当接した状態を保持し、それぞれ、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１、１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１と摺動する。
Further, if the
このように、レバー１２０を動かしても、当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬ、１３３ＢＵ、１３３ＢＬが、それぞれ、カム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１、１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１に当接する状態を保持できるので、バックラッシュの発生を抑制し、動作が滑らかな２軸立体カム機構１００を提供することができる。
In this way, even if the
また、フォロワ１３０Ａ、１３０Ｂの腕部１３１Ａ、１３１Ｂが長手方向に対して撓むことができるような弾性を持たせれば、当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬ、１３３ＢＵ、１３３ＢＬをカム面１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１、１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１にそれぞれ押し当てることができるので、当接する状態をより効果的に保持することができ、バックラッシュの発生をより効果的に抑制し、より動作が滑らかな２軸立体カム機構１００を提供することができる。
Further, if the
すなわち、腕部１３１Ａ、１３１Ｂが長手方向に対して撓むことによって回転軸１３２Ａ、１３２Ｂに対して当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬ、１３３ＢＵ、１３３ＢＬが変位可能になる弾性を有するバネのような構造を腕部１３１Ａ、１３１Ｂに持たせれば、当接する状態をより効果的に保持することができる。
That is, the arm has a spring-like structure having elasticity that allows the contact portions 133AU, 133AL, 133BU, and 133BL to be displaced with respect to the
なお、以上では、レバー１２０の２軸の回転中心をＸＹＺ座標の原点（０，０，０）に設定し、当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬは、回転軸１３２Ａに対して等しい距離の位置に配置され、かつ、当接部１３３ＢＵ、１３３ＢＬは、回転軸１３２Ｂに対して等しい距離の位置に配置される形態について説明した。
In the above, the center of rotation of the two axes of the
しかしながら、回転軸１３２Ａに対する当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬは、等しくなくてもよい。すなわち、当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬが腕部１３１Ａの両端にある場合に、回転軸１３２Ａの位置は、腕部１３１Ａの長手方向の中央ではなく、中間のどこかであればよい。この場合には、カム面１２２ＡＵ１と１２２ＡＬ１の形状やサイズが異なることになる。カム面１２２ＡＵ１と１２２ＡＬ１の立体形状は、上述の説明と同様に個々に求めればよい。なお、回転軸１３２Ａと当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬとの距離が長いほうが製作は容易である。一方、腕部１３１Ａの長手方向の長さを短くするほうが小型化に適している。回転軸１３２Ａに対する当接部１３３ＡＵ、１３３ＡＬの位置は、要求されるレバー１２０の可動範囲や２軸立体カム機構１００の周囲の制約等によって適宜調整することが好ましい。また、レバー１２０の２軸の回転中心に対して、回転軸１３２Ａの位置がＹ軸方向にずれた点にあってもよい。
However, the contact portions 133AU and 133AL with respect to the
同様に、回転軸１３２Ｂに対する当接部１３３ＢＵ、１３３ＢＬの位置は、等しくなくてもよい。すなわち、当接部１３３ＢＵ、１３３ＢＬが腕部１３１Ｂの両端にある場合に、回転軸１３２Ｂの位置は、腕部１３１Ｂの長手方向の中央ではなく、中間のどこかであればよい。この場合には、カム面１２２ＢＵ１と１２２ＢＬ１の形状やサイズが異なることになる。カム面１２２ＢＵ１と１２２ＢＬ１の立体形状の求め方は同様である。
Similarly, the positions of the contact portions 133BU and 133BL with respect to the
また、設計による自由度がある場合には、レバー１２０の２つの回転中心がねじれの位置にあってもよいし、レバー１２０の回転角とフォロワ１３０Ａ、１３０Ｂの回転角が異なっていてもよい。例えば、レバー１２０の回転角とフォロワ１３０Ａ、１３０Ｂの回転角が定数倍の関係であったり、回転位置によって倍率が異なる等のようにすることができる。
Further, if there is a degree of freedom in design, the two rotation centers of the
以上、本発明の例示的な実施の形態の２軸立体カム機構について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 Although the biaxial three-dimensional cam mechanism of the exemplary embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments and deviates from the scope of claims. Various modifications and changes are possible without any need.
１００ ２軸立体カム機構
１１０ ベース部（支持部材）
１１５ ジンバル
１２０ レバー
１２２ＡＵ１、１２２ＡＬ１ カム面（２つの第１カム面）
１２２ＢＵ１、１２２ＢＬ１ カム面（２つの第２カム面）
１２３ 回転軸
１３０Ａ フォロワ（第１アーム部材）
１３１Ａ 腕部（第１腕部）
１３２Ａ 回転軸（第１回転軸）
１３３ＡＵ、１３３ＡＬ 当接部（２つの第１当接部）
１３０Ｂ フォロワ（第２アーム部材）
１３１Ｂ 腕部（第２腕部）
１３２Ｂ 回転軸（第２回転軸）
１３３ＢＵ、１３３ＢＬ 当接部（２つの第２当接部）
100 2-axis
115
122BU1, 122BL1 cam surface (two second cam surfaces)
123
131A arm (first arm)
132A rotation axis (first rotation axis)
133AU, 133AL contact part (two first contact parts)
130B follower (second arm member)
131B arm (second arm)
132B rotation axis (second rotation axis)
133BU, 133BL abutment part (two second abutment parts)
Claims (7)
前記レバーを揺動可能に支持する支持部材と、
前記支持部材に軸支される第１回転軸と、前記第１回転軸を挟んで配設される２つの第１当接部とを有する第１アーム部材と、
前記支持部材に軸支される第２回転軸と、前記第２回転軸を挟んで配設される２つの第２当接部とを有する第２アーム部材と、
前記レバーの第１側に設けられ、前記２つの第１当接部にそれぞれ当接する２つの第１カム面と、
前記レバーの前記第１側に直交する第２側に設けられ、前記２つの第２当接部にそれぞれ当接する２つの第２カム面と
を含み、
前記２つの第１カム面及び前記２つの第２カム面は、それぞれ、前記２つの第１当接部及び前記２つの第２当接部と摺動可能な立体曲面形状を有する、２軸立体カム機構。 With the lever
A support member that swingably supports the lever, and
A first arm member having a first rotation shaft pivotally supported by the support member and two first contact portions arranged with the first rotation shaft interposed therebetween.
A second arm member having a second rotation shaft pivotally supported by the support member and two second contact portions arranged with the second rotation shaft interposed therebetween.
Two first cam surfaces provided on the first side of the lever and in contact with the two first contact portions, respectively.
It includes two second cam surfaces provided on the second side orthogonal to the first side of the lever and in contact with the two second contact portions, respectively.
The two first cam surfaces and the two second cam surfaces are biaxial solid surfaces having a three-dimensional curved surface shape slidable with the two first contact portions and the two second contact portions, respectively. Cam mechanism.
前記２つの第２当接部は、前記第２回転軸に対して等しい距離の位置に配置される、請求項１記載の２軸立体カム機構。 The two first contact portions are arranged at equal distances with respect to the first rotation axis.
The two-axis three-dimensional cam mechanism according to claim 1, wherein the two second contact portions are arranged at positions equal to the second rotation axis.
前記２つの第２カム面の立体曲面形状は互いに等しい、請求項２記載の２軸立体カム機構。 The three-dimensional curved surface shapes of the two first cam surfaces are equal to each other,
The two-axis three-dimensional cam mechanism according to claim 2, wherein the three-dimensional curved surface shapes of the two second cam surfaces are equal to each other.
前記２つの第２当接部の前記第２回転軸に対する距離は互いに異なり、
前記２つの第１カム面の立体曲面形状は互いに異なり、
前記２つの第２カム面の立体曲面形状は互いに異なる、請求項１記載の２軸立体カム機構。 The distances of the two first contact portions with respect to the first rotation axis are different from each other.
The distances of the two second contact portions with respect to the second rotation axis are different from each other.
The three-dimensional curved surface shapes of the two first cam surfaces are different from each other.
The two-axis three-dimensional cam mechanism according to claim 1, wherein the three-dimensional curved surface shapes of the two second cam surfaces are different from each other.
前記第２アーム部材は、前記２つの第２当接部の間に設けられ、前記２つの第２当接部の間に前記第２回転軸を保持する第２腕部を有し、前記第２腕部は、撓むことによって前記第２回転軸に対して前記２つの第２当接部が変位可能になる弾性を有する、請求項１乃至４のいずれか一項記載の２軸立体カム機構。 The first arm member is provided between the two first contact portions, and has a first arm portion that holds the first rotation axis between the two first contact portions, and the first arm member. The arm portion has elasticity that allows the two first contact portions to be displaced with respect to the first rotation axis by bending.
The second arm member is provided between the two second contact portions, and has a second arm portion that holds the second rotation axis between the two second contact portions, and the second arm member. The two-axis solid cam according to any one of claims 1 to 4, wherein the two-arm portion has elasticity that allows the two second contact portions to be displaced with respect to the second rotation axis by bending. mechanism.
前記レバーの第２側は、前記レバーの側面における第２側である、請求項１乃至６のいずれか一項記載の２軸立体カム機構。 The first side of the lever is the first side on the side surface of the lever.
The two-axis three-dimensional cam mechanism according to any one of claims 1 to 6, wherein the second side of the lever is the second side on the side surface of the lever.
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