JPH08141506A - Cam unit - Google Patents

Cam unit

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Publication number
JPH08141506A
JPH08141506A JP6283205A JP28320594A JPH08141506A JP H08141506 A JPH08141506 A JP H08141506A JP 6283205 A JP6283205 A JP 6283205A JP 28320594 A JP28320594 A JP 28320594A JP H08141506 A JPH08141506 A JP H08141506A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cam
follower
ultrasonic
oscillation
oscillator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6283205A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaru Hachisuga
勝 蜂須賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP6283205A priority Critical patent/JPH08141506A/en
Publication of JPH08141506A publication Critical patent/JPH08141506A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

PURPOSE: To decrease the coefficient of friction of the contact point of a cam with a follower by constituting, in a cam unit used as a constitutional element of a mechanical apparatus, the cam, and the follower, or at least either one of them of an ultrasonic oscillation generating means. CONSTITUTION: In a cam unit wherein a channel cam 10 is used, a high frequency electric signal generated by an oscillator 9 is applied on an ultrasonic oscillator 1 and it is converted into a mechanical oscillation in the ultrasonic range by means of the oscillator 1. The oscillation generated by means of the ultrasonic oscillator 1 is expanded by means of a horn 2 for expansion of amplitude fixed on a sleeve 7 at a flange 6 part provided on a node point of the oscillation and is transmitted to a follower 3 fixed on the apex of the horn 2. By providing the ultrasonic oscillation to the follower 3 like this, the frictional characteristics of the contact point of the cam 10 with the follower 3 is decreased and the driving force of the cam can be accordingly decreased. In addition, heat generation, wear and stick-slip can be prevented from occurring.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、機械装置の構成要素と
して使用されるカムユニットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cam unit used as a component of a mechanical device.

【0002】[0002]

【従来技術】機械装置において、回転運動を直線運動に
変換したり、回転運動を揺動運動に変換したり、直線運
動の運動方向を変換したりする機構にカムユニットが使
用される。回転する板カムと直動フォロアーよりなるカ
ムユニット(図3)は、最も良く使用されるもので、板
カムの回転運動をその円筒側面に接触するフォロアーに
よって直線運動に変換することができる。フォロアーの
運動は板カムの円周形状、回転数により決まる。
2. Description of the Related Art In a mechanical device, a cam unit is used as a mechanism for converting a rotary motion into a linear motion, a rotary motion into a swing motion, and a motion direction of a linear motion. The cam unit consisting of a rotating plate cam and a linear motion follower (Fig. 3) is most often used, and the rotary motion of the plate cam can be converted into a linear motion by a follower contacting the side surface of the cylinder. The motion of the follower is determined by the circumferential shape of the plate cam and the number of rotations.

【0003】直線運動を異なる形態の直線運動に変換す
るには、直線カムを用いたカムユニット(図4)が使用
される。この場合、カムがガイド上を左右に往復運動す
ることにより、カム上面の形状に倣って、カムに接触し
ているフォロアーは、紙面の上下方向に運動する。上記
のカムユニットの他、板カムに揺動するフォロアーを組
み合わせたユニットや、カムの端面や円筒面に形成され
た溝に沿ってフォロアーが運動する溝カムを用いたユニ
ットがある。特に溝カムは、自動組立機、自動加工機な
どによく使われる。特殊なものとして、ゼネバ、パラレ
ル、バレル、ローラギヤなどのカムユニットもある。さ
らに、カムを歯車やリンクと組み合わせて、特殊な運動
を得るために使用する方法が、いろいろ知られている。
A cam unit (FIG. 4) using a linear cam is used to convert the linear motion into different forms of linear motion. In this case, as the cam reciprocates left and right on the guide, the follower in contact with the cam follows the shape of the upper surface of the cam and moves in the vertical direction of the paper surface. In addition to the above-described cam unit, there are a unit in which a plate cam is combined with a swinging follower, and a unit in which a groove cam in which a follower moves along a groove formed on an end surface or a cylindrical surface of the cam is used. In particular, grooved cams are often used in automatic assembly machines and automatic processing machines. As special ones, there are cam units such as Geneva, parallel, barrel and roller gear. Furthermore, various methods are known for using a cam in combination with a gear or a link to obtain a special motion.

【0004】カムとフォロアーが接触する部分には、フ
ォロアーの先端に、通常、図3に示す様なローラを設け
る。このローラは、カムの動きに対して、回転により従
動する。これにより、カムとフォロアーの接触を円滑に
する働きがある。しかし、自動機では、フォロアー先端
の圧力角と割り付け角を小さくするために、フォロワー
のカムとの接触面を、ローラでなく極小Rのエッジにす
ることが多い。
A roller as shown in FIG. 3 is usually provided at the tip of the follower at the portion where the cam and the follower come into contact with each other. This roller follows the movement of the cam by rotation. This has the function of smoothing the contact between the cam and the follower. However, in an automatic machine, in order to reduce the pressure angle and the allocation angle at the tip of the follower, the contact surface with the cam of the follower is often the edge of the minimum R instead of the roller.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】カムとフォロアーが接
触して運動する場合には、フォロアーの先端にローラを
設け、ローラを介してカムと接触させるのが一般的な方
法である。しかし、前記のように、より複雑で微妙な動
きが要求される用途には、フォロアー先端の圧力角と割
り付け角を小さくし、フォロワーのカムとの接触面を、
ローラでなく極小Rのエッジにする場合がある。この様
な構成のカムユニットでは、カムとフォロアーは滑り接
触していることになり、カムとフォロアーの間にはすべ
り摩擦が発生する。このため、カムとフォロワーの間の
伝動効率に影響を与えるといった問題点があった。
When the cam and the follower move in contact with each other, it is a general method to provide a roller at the tip of the follower and make contact with the cam via the roller. However, as mentioned above, for applications that require more complicated and delicate movements, the pressure angle and allocation angle of the follower tip should be reduced and the contact surface with the cam of the follower should be
The edge of the minimum R may be used instead of the roller. In the cam unit having such a structure, the cam and the follower are in sliding contact with each other, and sliding friction occurs between the cam and the follower. Therefore, there is a problem that it affects the transmission efficiency between the cam and the follower.

【0006】また、カムとフォロアーの接触点の摩擦に
より、発熱がある、摩耗が発生しやすい、潤滑剤による
潤滑が不可欠であるといった問題点もあった。さらに、
摩擦により、スティックスリップが発生しやすいといっ
た問題点もあった。 本発明の目的は、これらの問題点
の解決にある。
Further, there are problems that heat is generated due to friction between the contact points of the cam and the follower, wear is likely to occur, and lubrication with a lubricant is indispensable. further,
There is also a problem that stick-slip easily occurs due to friction. The object of the present invention is to solve these problems.

【0007】[0007]

【問題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、鋭意研究した結果、「カム、フォロアー、前記カム
又は前記フォロアーの少なくとも一方を超音波振動させ
るための超音波振動手段からなる超音波振動カムユニッ
ト」あるいは「前記フォロアーが超音波発生手段を内部
に組み込んだ構造となっていることを特徴とする請求項
1記載のカムユニット」を用いることにより上記問題点
を解決できることを見い出し、本発明を成すに至った。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, as a result of intensive research, as a result, “an ultrasonic wave composed of a cam, a follower, and an ultrasonic vibrating means for ultrasonically vibrating at least one of the cam and the follower It has been found that the above-mentioned problems can be solved by using a "vibrating cam unit" or "a cam unit according to claim 1, characterized in that the follower has a structure in which an ultrasonic wave generating means is incorporated therein". Invented the invention.

【0008】[0008]

【作用】相接する固体の滑り面に超音波振動を付与する
ことにより、固体間の摩擦力が減少することが知られて
いる。すなわち、カムユニットに用いられているカム、
あるいはフォロアーに超音波振動を付与することによ
り、カムとフォロアーの接触点の摩擦係数が減少する。
いま、回転する板カムと、その円筒側面にフォロアーが
接触する構造のカムユニットを考えると、板カムを駆動
するための動力は、(1)式で表すことが出来る。
It is known that the frictional force between solids is reduced by applying ultrasonic vibration to the sliding surfaces of the solids that are in contact with each other. That is, the cam used in the cam unit,
Alternatively, by applying ultrasonic vibration to the follower, the friction coefficient at the contact point between the cam and the follower decreases.
Now, considering a rotating plate cam and a cam unit having a structure in which a follower comes into contact with the cylindrical side surface thereof, the power for driving the plate cam can be expressed by equation (1).

【0009】W=μfrω ・・・・・・・・(1) ここで、W;動力、f;フォロアーがカムを押す力、
r;カム軸回転中心からの平均半径、μ;摩擦係数、
ω;カムの角速度とする。(1)式が示すように、動力
Wは、カムとフォロアー間の摩擦係数μに比例すること
がわかる。一方、先に述べた様に、滑り面に超音波振動
を付与することにより、摩擦係数μが減少するという現
象がわかっているので、カム、あるいはフォロアーに超
音波振動を付与することにより、カムとフォロアーの接
触点で発生する摩擦力(μ×f)が減少することにな
る。このため、(1)式より、カムを駆動する動力Wは
減少する。この現象は、板カムに限った現象ではなく、
溝カム等についても同様なことが言える。
W = μfrω (1) where W: power, f: force of follower pushing cam,
r: average radius from the camshaft rotation center, μ: friction coefficient,
ω: The angular velocity of the cam. As shown in the equation (1), the power W is found to be proportional to the friction coefficient μ between the cam and the follower. On the other hand, as described above, it is known that the friction coefficient μ decreases by applying ultrasonic vibration to the sliding surface.Therefore, by applying ultrasonic vibration to the cam or follower, The frictional force (μ × f) generated at the contact point between the follower and the follower is reduced. Therefore, from the formula (1), the power W for driving the cam decreases. This phenomenon is not limited to plate cams,
The same can be said for the groove cam and the like.

【0010】以下、図面を引用して実施例により、本発
明をより具体的に述べるが、本発明は、これに限られる
ものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、溝カム10を用いたカムユニットお
いて、フォロアー3に超音波振動を付与した場合の実施
例を示す。発振器9で発生した高周波電気信号は、超音
波振動子1に印加される。印加された電気信号は、超音
波振動子1により超音波域の機械的な振動に変換され
る。超音波振動子1で発生した振動は、超音波の効果を
より高めるために取り付けられた振幅拡大用ホーン2に
よって、その振幅が拡大され、振幅拡大用ホーン2の先
端に取り付けられたフォロアー3に伝達される。振幅拡
大用ホーン2は振動の節(ノード点)に設けられたフラ
ンジ6部分でスリーブ7に固定されている。
FIG. 1 shows an embodiment in which a follower 3 is subjected to ultrasonic vibration in a cam unit using a grooved cam 10. The high frequency electric signal generated by the oscillator 9 is applied to the ultrasonic transducer 1. The applied electric signal is converted into mechanical vibration in the ultrasonic range by the ultrasonic vibrator 1. The amplitude of the vibration generated by the ultrasonic transducer 1 is expanded by the amplitude expanding horn 2 mounted to further enhance the effect of the ultrasonic wave, and is transmitted to the follower 3 mounted at the tip of the amplitude expanding horn 2. Transmitted. The amplitude amplifying horn 2 is fixed to the sleeve 7 at a flange 6 portion provided at a vibration node (node point).

【0012】超音波振動子1、振幅拡大用ホーン2、そ
の先端に取り付けられた該フォロアー3は、超音波振動
子1を単体で駆動したときの共振周波数とほぼ同じ振動
周波数で共振状態が得られるように設計されている。超
音波振動系を固定するスリーブ7の円筒側面の対角位置
に取り付けたロッド15は、摺動案内8により図1の紙
面左右方向に摺動自在に運動することができる。回転軸
5に取り付けた円筒側面に溝を形成した溝カム10を回
転駆動させることにより、溝カム10の溝に噛み合った
超音波振動子1、振幅拡大用ホーン2、フォロアー3、
フランジ6、スリーブ7で構成された部材は、溝カム1
0の溝形状に従って動作をする。
The ultrasonic oscillator 1, the amplitude amplifying horn 2, and the follower 3 attached to the tip of the ultrasonic oscillator 1 have a resonance state at a vibration frequency substantially the same as the resonance frequency when the ultrasonic vibrator 1 is driven alone. Is designed to be The rod 15 mounted at a diagonal position on the cylindrical side surface of the sleeve 7 for fixing the ultrasonic vibration system can be slidably moved in the lateral direction of the paper surface of FIG. By rotating and driving the groove cam 10 having a groove formed on the cylindrical side surface attached to the rotary shaft 5, the ultrasonic transducer 1, the amplitude expanding horn 2, the follower 3, which meshes with the groove of the groove cam 10,
The member composed of the flange 6 and the sleeve 7 is the groove cam 1
It operates according to the groove shape of 0.

【0013】図1に示す溝カムの実施例において、超音
波振動の振動周波数は28.5kHz程度、発振器9か
ら超音波振動子1への入力電力は約27W、フォロアー
3先端付近の側面の振動振幅は約20μmである。発振
器には、振動系の温度上昇や負荷変動による共振周波数
の変化に対応するため、周波数自動追尾機能が備えてあ
る。図1の溝カムの実施例において、フォロアー3にね
じり方向の超音波振動を付与した。(1)式からも分か
るように、溝カム10を駆動する動力は、ほぼ2/3と
なった。カムとフォロアーの接触点の摩擦係数が減少す
ることにより、カムの駆動動力を著しく減少させること
ができた。また、発熱、摩耗、スティックスリップを防
止することにも効果があった。
In the embodiment of the grooved cam shown in FIG. 1, the vibration frequency of ultrasonic vibration is about 28.5 kHz, the input power from the oscillator 9 to the ultrasonic vibrator 1 is about 27 W, and the vibration of the side surface near the tip of the follower 3 is small. The amplitude is about 20 μm. The oscillator has an automatic frequency tracking function in order to cope with changes in the resonance frequency due to temperature rise of the vibration system and load changes. In the embodiment of the groove cam shown in FIG. 1, the follower 3 was subjected to ultrasonic vibration in the twisting direction. As can be seen from the equation (1), the power for driving the grooved cam 10 was almost 2/3. By reducing the friction coefficient at the contact point between the cam and the follower, the driving power of the cam could be significantly reduced. It was also effective in preventing heat generation, wear, and stick slip.

【0014】図2は、板カムを用いたカムユニットおい
て、フォロアーに超音波振動を付与した場合の実施例を
示す。超音波振動系の構成は、図1に示した溝カムを用
いたカムユニットの場合と同じである。フォロアー3
は、回転軸5に取り付けられた板カム4の円筒側面と接
触する。板カム4が回転することにより、板カム4の円
筒側面の形状に従って、超音波振動子1、振幅拡大用ホ
ーン2、該フォロアー3、該フランジ6及びスリーブ7
で構成された部材は、摺動案内8に沿って図1の紙面上
下方向に運動する。
FIG. 2 shows an embodiment in the case where ultrasonic vibration is applied to the follower in a cam unit using a plate cam. The configuration of the ultrasonic vibration system is the same as that of the cam unit using the grooved cam shown in FIG. Follower 3
Contacts the cylindrical side surface of the plate cam 4 attached to the rotary shaft 5. As the plate cam 4 rotates, the ultrasonic transducer 1, the amplitude-enhancing horn 2, the follower 3, the flange 6, and the sleeve 7 follow the shape of the cylindrical side surface of the plate cam 4.
The member configured by moves in the vertical direction of the paper surface of FIG. 1 along the slide guide 8.

【0015】図2に示す板カムの実施例についても、前
記溝カムの場合と同様に、フォロアー3にねじり方向の
超音波振動を付与した。板カム4を駆動する動力は、ほ
ぼ2/3となった。カムとフォロアーの接触点の摩擦係
数が減少することにより、カムの駆動動力を著しく減少
させることができた。また、発熱、摩耗、スティックス
リップを防止することにも効果があった。
Also in the embodiment of the plate cam shown in FIG. 2, ultrasonic vibration in the twisting direction was applied to the follower 3 as in the case of the groove cam. The power for driving the plate cam 4 was almost 2/3. By reducing the friction coefficient at the contact point between the cam and the follower, the driving power of the cam could be significantly reduced. It was also effective in preventing heat generation, wear, and stick slip.

【0016】本発明は、上記のカムユニットへの応用に
限らず、ゼネバ、パラレル、バレル、ローラギヤなどへ
の適用も可能である。また、今回の実施例ではねじり振
動を用いたが、本発明は、これに限るものではなく、た
わみ振動、縦振動等を用いることも可能である。
The present invention is not limited to the above-mentioned application to the cam unit, but can be applied to Geneva, parallel, barrel, roller gear and the like. Further, although the torsional vibration is used in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and it is also possible to use flexural vibration, longitudinal vibration and the like.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明によるカムユニットにおいては、
カムとフォロアーの接触点の摩擦係数が減少することに
より、カムの駆動動力を著しく減少させることができ
る。また、摩擦力が減少するため、発熱が減少し、接触
点のの摩耗量が減少する。また、スティックスリップを
防止する効果もある。さらに、潤滑剤を供給することな
く、摩擦力を減じることができるため、潤滑剤を用いる
ことができない用途に対しても効果が期待できる。
In the cam unit according to the present invention,
By reducing the friction coefficient at the contact point between the cam and the follower, the driving power of the cam can be significantly reduced. Further, since the frictional force is reduced, heat generation is reduced and the amount of wear at the contact points is reduced. It also has the effect of preventing stick-slip. Further, since the frictional force can be reduced without supplying the lubricant, the effect can be expected even in applications where the lubricant cannot be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】は、本発明の一実施例に係るフォロアーに超音
波振動を付与した溝カムを用いたカムユニットの概要図
である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a cam unit using a groove cam in which ultrasonic vibration is applied to a follower according to an embodiment of the present invention.

【図2】は、本発明の一実施例に係るフォロアーに超音
波振動を付与した板カムを用いたカムユニットの概要図
である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a cam unit using a plate cam in which ultrasonic vibration is applied to a follower according to an embodiment of the present invention.

【図3】は、従来技術に係る板カムを用いたカムユニッ
トの概要図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of a cam unit using a plate cam according to a conventional technique.

【図4】は、従来技術に係る直線カムを用いたカムユニ
ットの図である。
FIG. 4 is a diagram of a cam unit using a linear cam according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ・・・ 超音波振動子 2 ・・・ 振幅拡大用ホーン 3 ・・・ フォロアー 4 ・・・ 板カム 5 ・・・ 回転軸 6 ・・・ フランジ 7 ・・・ スリーブ 8 ・・・ 摺動案内 9 ・・・ 発振器 10 ・・・ 溝カム 11 ・・・ 振動姿態 12 ・・・ 直線カム 13 ・・・ 直線案内 14 ・・・ 軸受 15 ・・・ ロッド 16 ・・・ ローラ 17 ・・・ キー 以上 1 ・ ・ ・ Ultrasonic transducer 2 ・ ・ ・ Amplitude amplification horn 3 ・ ・ ・ Follower 4 ・ ・ ・ Plate cam 5 ・ ・ ・ Rotating shaft 6 ・ ・ ・ Flange 7 ・ ・ ・ Sleeve 8 ・ ・ ・ Sliding guide 9 ・ ・ ・ Oscillator 10 ・ ・ ・ Groove cam 11 ・ ・ ・ Vibration mode 12 ・ ・ ・ Linear cam 13 ・ ・ ・ Linear guide 14 ・ ・ ・ Bearing 15 ・ ・ ・ Rod 16 ・ ・ ・ Roller 17 ・ ・ ・ Key or more

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カム、フォロアー、前記カム又は前記フ
ォロアーの少なくとも一方を超音波振動させるための超
音波振動発生手段からなるカムユニット。
1. A cam unit comprising a cam, a follower, and an ultrasonic vibration generating means for ultrasonically vibrating at least one of the cam and the follower.
【請求項2】 前記フォロアーが超音波発生手段を内部
に組み込んだ構造となっていることを特徴とする請求項
1記載のカムユニット。
2. The cam unit according to claim 1, wherein the follower has a structure in which ultrasonic wave generating means is incorporated.
JP6283205A 1994-11-17 1994-11-17 Cam unit Pending JPH08141506A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6283205A JPH08141506A (en) 1994-11-17 1994-11-17 Cam unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6283205A JPH08141506A (en) 1994-11-17 1994-11-17 Cam unit

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JPH08141506A true JPH08141506A (en) 1996-06-04

Family

ID=17662488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6283205A Pending JPH08141506A (en) 1994-11-17 1994-11-17 Cam unit

Country Status (1)

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JP (1) JPH08141506A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019019754A1 (en) * 2017-07-25 2019-01-31 顺德职业技术学院 Porous ultrasonic transmission pair

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