JP7261749B2 - 潤滑装置及び潤滑装置を備えるカム機構 - Google Patents

潤滑装置及び潤滑装置を備えるカム機構 Download PDF

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Description

本発明は、軸受の外周面に潤滑剤を塗布する潤滑装置、及びその潤滑装置を備えるカム機構に関するものである。
カム機構は、一方の軸としてのカムリブを有するカムと、他方の軸としての回転部材に固定された軸受との係合によって、カムと回転部材のうちの一方の軸を入力軸、他方の軸を出力軸として動力を伝達する機構である。入力軸と出力軸の軸間距離を操作することで軸受とカムとの間の接触面に予圧を発生させて、入出力間でのバックラッシを無くすことが出来る。軸受がカムに接触することによって、軸受とカムとの間に摩擦が生じ、軸受及びカムは摩耗する。
特許文献１には、モータと、モータによって駆動されるギヤと、ギヤを冷却するための潤滑剤と、潤滑剤を貯留し、ギヤを潤滑剤に浸漬するための潤滑剤貯留手段とを備える回転伝達機構が開示されている。ギヤは、第１平歯車と、第２平歯車と、従動軸と、ウォームギヤ（又はローラギヤカム）と、ウォームホイール（又はローラギヤカムに係合する複数の軸受が放射状且つ等間隔に周囲に配置されたターレット）と、回転軸とから構成されている。潤滑剤貯留手段には、第１平歯車、第２平歯車、ウォームギヤが完全に浸漬するように潤滑剤が貯留されている。モータから発生した熱はギヤへと伝熱され、伝熱された熱は、ギヤが浸漬する潤滑剤へと伝熱されることによってギヤは冷却される。
特開２０１４－１０１９８９号公報
特許文献１の回転伝達機構において、ギヤの潤滑は、潤滑剤貯留手段内に貯留されている潤滑剤によって行われている。しかし、モータによってギヤが駆動されてローラギヤカムを介してターレットが回転すると、潤滑剤は遠心力によって、ローラギヤカム及びターレットからは離れる方向に寄ってしまい、軸受とカムとの間の接触面には潤滑剤による膜が残らない状態となるという問題点がある。また、潤滑剤を潤滑剤貯留手段の中に多量に貯留すると、潤滑剤による撹拌抵抗が増加して熱が発生するという問題点がある。更に、潤滑剤貯留手段の中に潤滑剤を充填しておくことは、潤滑剤貯留手段の外に潤滑剤が漏れ出す虞があるという問題点がある。
従って、本発明の目的は、上記問題点を解決するために、軸受の外周面に潤滑剤を塗布する潤滑装置を提供することである。
本発明の１つの観点によれば、軸受の外周面に潤滑剤を塗布する潤滑装置が、ハウジングと、ハウジング内に収容された潤滑部材とを備え、潤滑部材の内側面に軸受の外周面が接触するように、軸受が潤滑部材を横切って通過することによって、潤滑剤が軸受の外周面に塗布されることができるようになっている。
本発明の一具体例によれば、潤滑装置において、潤滑部材の内側面に軸受の外周面が接触していない場合に、潤滑部材の内側面の間隔は、軸受の外周面の外径より小さい。
本発明の一具体例によれば、潤滑装置において、潤滑部材の内側面に軸受の外周面が接触している場合に、軸受が潤滑部材を押圧することによって、潤滑剤が軸受の外周面に塗布されることができるようになっている。
本発明の一具体例によれば、潤滑装置において、潤滑部材は、固形潤滑剤、又は液状潤滑剤が含浸された吸収性部材である。
本発明の一具体例によれば、潤滑装置は、蓋部を更に備え、潤滑部材は、蓋部を介して前記ハウジングに対して脱着可能である。
本発明の別の観点によれば、カム機構は、回転部材軸線を中心として回転可能な回転部材と、回転部材に固定された複数の軸受と、回転部材及び複数の軸受を収容するカムハウジングとを備え、カム機構は、カムハウジングに取り付けられた上記潤滑装置を更に備え、回転部材が回転部材軸線を中心として回転することに伴って、複数の軸受が回転部材軸線を中心として回転して、複数の軸受が連続して潤滑装置を横切るように通過することができるようになっている。
本発明の一具体例によれば、カム機構は、カムリブを有する、カム軸線を中心として回転可能なカムを更に備え、複数の軸受が潤滑装置を横切るように通過することによって複数の軸受の各々の外周面に塗布された潤滑剤が、複数の軸受の各々とカムリブとの間の接触によってカムリブに塗布される。
本発明の一具体例によれば、カム機構において、潤滑装置は、カムハウジングに対して脱着可能である。
本発明の一具体例によれば、カム機構において、複数の軸受の各々は、内輪部と、内輪部の周りに回転可能な外輪部とを備え、外輪部の外周面が、軸受の外周面である。
本発明の一具体例によれば、カム機構において、複数の軸受の各々は、転がり接触の軸受又は滑り接触の軸受である。
本発明によれば、潤滑装置が軸受の外周面に潤滑剤を塗布することによって、軸受とカムとの間の接触面において潤滑剤による膜を確保することができ、更にそれによって、軸受はカムに滑らかに接触して、軸受及びカムの摩耗を低減することができる。
なお、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。
本発明の一実施形態としての潤滑装置が軸受に接触している場合の断面図である。 図１の潤滑装置が取り付けられる前の一実施形態としてのカム機構の平面図である。 図２のカム機構のＡ－Ａ線における矢印の方向から見た断面図である。 図２のカム機構の、図３のＢ－Ｂ線における矢印の方向から見た断面図である。 図４のカム機構のＣ－Ｃ線における矢印の方向から見た断面図である。 図１の潤滑装置が取り付けられた後の一実施形態としてのカム機構の、図３のＢ－Ｂ線における矢印の方向から見た断面図である。 図６のカム機構のＤ－Ｄ線における矢印の方向から見た断面図である。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
図１を参照して、潤滑装置１０１の実施例を説明する。図１に、軸受２０１の外周面２０６に潤滑剤を塗布する潤滑装置１０１の断面図を示す。潤滑装置１０１は、ハウジング１０２と、ハウジング１０２内に収容された潤滑部材１０５とを備える。潤滑部材１０５の内側面１０６に、略円筒形である軸受２０１の外周面２０６が接触するように、軸受２０１が潤滑部材１０５を横切って通過することによって、潤滑剤が軸受２０１の外周面２０６に塗布される。
潤滑部材１０５は、図１に示すように、略コの字の凹面を有する形状であってもよい。軸受２０１は、潤滑部材１０５の略コの字の上辺と下辺との間の潤滑部材１０５の内側を横切るように通過することができるようになっており、軸受２０１が潤滑部材１０５の内側を通過する際に、軸受２０１の外周面２０６が、潤滑部材１０５の内側面１０６に相当する上辺の下面側及び下辺の上面側に接触して、軸受２０１の外周面２０６に潤滑剤が塗布される。なお、図１に示される潤滑部材１０５は略コの字の形状をしているが、軸受２０１が潤滑部材１０５を横切って通過するによって、軸受２０１の外周面２０６に潤滑剤を塗布することができるのであれば、潤滑部材１０５はどのような形状であってもよく、例えば、潤滑部材１０５の形状は、略コの字のうちの上辺のみ、下辺のみ、又は上辺と下辺のみであってもよい。
潤滑部材１０５の内側面１０６に軸受２０１の外周面２０６が接触していない場合には、潤滑部材１０５の内側面１０６の間隔１０７は、軸受２０１の外周面２０６の外径２０７より小さくなるように設定されていてもよい。そして、潤滑部材１０５の内側面１０６に軸受２０１の外周面２０６が接触するように、軸受２０１が潤滑部材１０５を横切って通過している場合には、潤滑部材１０５の内側面１０６の間隔１０７が軸受２０１の外周面２０６の外径２０７より小さいために、軸受２０１は潤滑部材１０５を押圧する、すなわち軸受２０１の外周面２０６は潤滑部材１０５の内側面１０６を押圧することができ、それによって、潤滑剤が軸受２０１の外周面２０６に塗布されることができるようになっている。
潤滑部材１０５は、固形潤滑剤であってもよいし、グリス、油、等の液状潤滑剤が含浸された吸収性部材であってもよい。吸収性部材は、スポンジ、フェルト、等の液状潤滑剤に対して高吸収性を有する部材であることが好ましい。
潤滑装置１０１は、蓋部１０４を更に備えていてもよい。蓋部１０４によって潤滑部材１０５はハウジング１０２内に維持されるが、蓋部１０４は、ハウジング１０２から取り外されたり、ハウジング１０２に取り付けられたりすることができてもよい。蓋部１０４をハウジング１０２から取り外すことによって、ハウジング１０２内に収容されている潤滑部材１０５を取り出すことができる。潤滑部材１０５が軸受２０１と接触することによって、潤滑部材１０５における潤滑剤は減少するが、潤滑部材１０５をハウジング１０２から取り出して、潤滑部材１０５に潤滑剤を補充して再度潤滑部材１０５をハウジング１０２に収容したり、新たな潤滑部材１０５に交換してハウジング１０２に収容したりすることができる。また、潤滑装置１０１は、潤滑部材１０５がハウジング１０２内に維持されるように、蓋部１０４に対して反対側に鍔部１０３を備えていてもよい。なお、図１に示されるように、鍔部１０３は、ハウジング１０２と一体化されていてもよい。
図２～図７を参照して、潤滑装置１０１が取り付けたカム機構３０１の実施例を説明する。カム機構３０１は、回転部材軸線３０４を中心として回転可能な回転部材３０３と、回転部材３０３に嵌合される等として固定された複数の軸受２０１と、回転部材３０３及び複数の軸受２０１を収容するカムハウジング３０２とを備える。回転部材３０３は、カムハウジング３０２に対して回転部材軸線３０４を中心として回転することができ、回転部材３０３に固定された複数の軸受２０１もまた、回転部材３０３の回転に伴ってカムハウジング３０２に対して回転部材軸線３０４を中心として回転する。カムハウジング３０２には少なくとも１つの潤滑装置取付口３０８が設けられ、カム機構３０１は、潤滑装置取付口３０８を介してカムハウジング３０２に取り付けられた潤滑装置１０１を更に備える。なお、図４に示されるように、カムハウジング３０２には３つの潤滑装置取付口３０８が設けられているが、潤滑装置取付口３０８の数は任意である。また、図４及び図６に示されるように、カムハウジング３０２には３つの潤滑装置取付口３０８のそれぞれに対して潤滑装置１０１が取り付けられているが、潤滑装置取付口３０８のうちの何れかに対してのみ潤滑装置１０１が取り付けられてもよく、潤滑装置１０１が取り付けられる箇所は任意である。
複数の軸受２０１が回転部材軸線３０４を中心として回転すると、複数の軸受２０１が次々に連続して潤滑部材１０５の内側を横切るように通過することができ、それによって、軸受２０１の外周面２０６が潤滑部材１０５の内側面１０６に接触して、軸受２０１の外周面２０６に潤滑剤が塗布される。
カム機構３０１は、カムリブ３０７を有する、カム軸線３０６を中心として回転可能であって、軸受２０１と係合するカム３０５を更に備える。回転部材軸線３０４及びカム軸線３０６のうちの何れかが入力軸であっても出力軸であってもよい。図２～図７に示されるように、カム３０５の形状は、スクリュー状のカムリブ３０７を有する形状であってもよい。例えば、カム３０５が入力軸としてカム軸線３０６を中心として回転すると、カム軸線３０６に直交する回転部材軸線３０４を中心として回転部材３０３が出力軸として回転することができるように複数の軸受２０１が次々に連続してカムリブ３０７に接触する。そして、回転部材３０３が回転すると、複数の軸受２０１は次々に連続して潤滑部材１０５を横切るように通過し、軸受２０１の外周面２０６に潤滑剤が塗布される。更に回転部材３０３が回転すると、各外周面２０６に潤滑剤が塗布された複数の軸受２０１がカムリブ３０７に次々に連続して接触して、軸受２０１の外周面２０６に塗布された潤滑剤がカムリブ３０７に塗布される。このようにして、カムハウジング３０２の中に潤滑剤を充填することなく、軸受２０１の外周面２０６とカムリブ３０７との間の接触面には潤滑剤による膜が形成されて、軸受２０１の外周面２０６はカムリブ３０７に滑らかに接触することができ、軸受２０１の外周面２０６及びカムリブ３０７の摩耗を低減することができ、更には、軸受２０１及びカム３０５を長寿命化することができる。なお、図２～図７に示されるように、複数の軸受２０１は、略円筒形の回転部材３０３の外周面に放射状に回転部材３０３に嵌合される等して固定されていてよいし、カム３０５の形状によっては、複数の軸受２０１は、略円筒形の回転部材３０３の端面に円形状に回転部材３０３に固定されていてもよい。
潤滑装置取付口３０８を介してカムハウジング３０２に取り付けられた潤滑装置１０１は、カムハウジング３０２から取り外すことができる。取り外された潤滑装置１０１は、上記のように、潤滑部材１０５をハウジング１０２から取り出して、潤滑部材１０５に潤滑剤を補充して再度潤滑部材１０５をハウジング１０２に収容したり、新たな潤滑部材１０５に交換してハウジング１０２に収容したりした後、再度カムハウジング３０２に取り付けることができる。このように、潤滑装置１０１をカムハウジング３０２に対して着脱可能とすることによって、潤滑装置１０１を再利用することが可能となって低コスト化することができる。また、カムハウジング３０２の中に潤滑剤を充填しなくとも軸受２０１の外周面２０６とカムリブ３０７との間の接触面に潤滑剤による膜を確保することができるために、カム機構３０１のメンテナンスが容易となる。
なお、カムリブ３０７と軸受２０１の接触状態は、カム３０５が入力側として回転部材３０３を回転させる場合と、回転部材３０３が入力側としてカム３０５を回転させる場合の、どちらにおいても同様の状態となる。
各軸受２０１は、内輪部２０２と、内輪部２０２の側面に沿って内輪部２０２の周りに回転可能な略円筒形の外輪部２０３とを備えていてもよい。この場合には、外輪部２０３の外周面が、軸受２０１の外周面２０６に相当する。外輪部２０３を備える軸受２０１が潤滑装置１０１を横切るように通過することによって、軸受２０１の外周面２０６、すなわち外輪部２０３の外周面２０６に潤滑剤が塗布される。そして、潤滑剤が塗布された軸受２０１が回転部材３０３の回転に伴って回転することによって、軸受２０１はカムリブ３０７と接触し、軸受２０１とカムリブ３０７との間の接触によって、カムリブ３０７に潤滑剤が塗布され、外輪部２０３は、カムリブ３０７に対して滑らかに転がり接触しながら内輪部２０２の周りに回転することができる。各軸受２０１とカムリブ３０７との間を転がり接触にすることによって、カム３０５又は回転部材３０３から入力されるトルクの、出力軸側への伝達効率を向上できるとともに、カム機構３０１を長寿命化することができる。また、各軸受２０１とカムリブ３０７との間は線接触であるために、回転部材３０３の回転方向の外力に対して高い剛性を有する。また、各軸受２０１は、内輪部２０２と外輪部２０３との間にころ、ニードル等の転動体２０４を備える転がり接触の軸受であってもよいし、転動体２０４を含まない滑り接触の軸受であってもよい。
各軸受２０１は、内輪部２０２の内側に、各軸受２０１を回転部材３０３に固定するための固定部材２０５を備えるカムフォロアであってもよく、固定部材２０５が回転部材３０３に嵌合されることによって、各軸受２０１は回転部材３０３に固定される。また、各軸受２０１は、固定部材２０５を備えないローラフォロアであってもよく、軸受２０１とは別部材としての固定部材２０５が内輪部２０２の内側を貫通して回転部材３０３に嵌合されることによって、各軸受２０１は回転部材３０３に固定される。
回転部材３０３に固定された軸受２０１が回転部材３０３の回転に伴って潤滑部材１０５を横切るように通過して、軸受２０１の外周面２０５に潤滑剤を塗布することができるのであれば、潤滑装置１０１が取り付けられたカム機構３０１に備えられるカムは、図４及び図６に示されるような鼓形カムのみに限定されず、例えば、円筒形カム（cylindrical cam、barrel cam）、太鼓形カム（globoidal cam）、等の他のスクリュー形状のカムリブを有する他のカムであってもよい。
また、図２～図７に示されているカム機構３０１は、カム軸線３０６と回転部材軸線３０４とを結ぶ線の幅の中において、カム３０５と軸受２０１との接触が行われる位置関係にある外接カム機構であるが、それに限定されず、カムの形状によっては、カム軸線と回転部材軸線を結ぶ線の幅の外において、カムと軸受の接触が行われる位置関係にある内接カム機構であってもよい。内接カム機構としては、例えば、カム軸線と回転部材軸線とが平行である内接パラレルカム、等がある。
上記記載は特定の実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の原理と添付の特許請求の範囲の範囲内で種々の変更及び修正をすることができることは当業者に明らかである。
１０１ 潤滑装置
１０２ ハウジング
１０３ 鍔部
１０４ 蓋部
１０５ 潤滑部材
１０６ 内側面
１０７ 間隔
２０１ 軸受
２０２ 内輪部
２０３ 外輪部
２０４ 転動体
２０５ 固定部材
２０６ 外周面
２０７ 外径
３０１ カム機構
３０２ カムハウジング
３０３ 回転部材
３０４ 回転部材軸線
３０５ カム
３０６ カム軸線
３０７ カムリブ
３０８ 潤滑装置取付口

Claims (9)

  1. 回転部材軸線を中心として回転可能な回転部材と、前記回転部材に固定された複数の軸受と、前記回転部材及び前記複数の軸受を収容するカムハウジングとを備えるカム機構であって、
    前記カム機構は、前記カムハウジングに取り付けられた少なくとも１つの潤滑装置を更に備え、
    前記潤滑装置は、ハウジングと、前記ハウジング内に収容された潤滑部材とを備え、
    前記回転部材が、前記複数の軸受が前記回転部材軸線を中心として回転するように、前記回転部材軸線を中心として回転すると、前記潤滑装置は、前記潤滑部材の内側面に各軸受の外周面が接触するように、各軸受が前記潤滑装置を横切って通過することによって、潤滑剤を各軸受の外周面に塗布することができるようになっている、カム機構。
  2. 前記潤滑部材の内側面に各軸受の外周面が接触していない場合に、前記潤滑部材の内側面の間隔は、前記軸受の外周面の外径より小さい、請求項１に記載のカム機構。
  3. 前記潤滑部材の内側面に各軸受の外周面が接触している場合に、各軸受が前記潤滑部材を押圧することによって、前記潤滑剤が各軸受の外周面に塗布されることができるようになっている、請求項２に記載のカム機構。
  4. 前記潤滑部材は、固形潤滑剤、又は液状潤滑剤が含浸された吸収性部材である、請求項１～３の何れか一項に記載のカム機構。
  5. 前記潤滑装置は、蓋部を更に備え、前記潤滑部材は、前記蓋部を介して前記ハウジングに対して脱着可能である、請求項１～４の何れか一項に記載のカム機構。
  6. 前記カム機構は、カムリブを有する、カム軸線を中心として回転可能なカムを更に備え、前記複数の軸受が前記潤滑装置を横切るように通過することによって前記複数の軸受の各々の外周面に塗布された前記潤滑剤が、前記複数の軸受の各々と前記カムリブとの間の接触によって前記カムリブに塗布される、請求項１～５の何れか一項に記載のカム機構。
  7. 前記潤滑装置は、前記カムハウジングに対して脱着可能である、請求項１～６の何れか一項に記載のカム機構。
  8. 前記複数の軸受の各々は、内輪部と、前記内輪部の周りに回転可能な外輪部とを備え、前記外輪部の外周面が、前記軸受の外周面である、請求項１～７の何れか一項に記載のカム機構。
  9. 前記複数の軸受の各々は、転がり接触の軸受又は滑り接触の軸受である、請求項１～８の何れか一項に記載のカム機構。
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