JPH09269041A - 運動変換装置 - Google Patents
運動変換装置Info
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- JPH09269041A JPH09269041A JP8078741A JP7874196A JPH09269041A JP H09269041 A JPH09269041 A JP H09269041A JP 8078741 A JP8078741 A JP 8078741A JP 7874196 A JP7874196 A JP 7874196A JP H09269041 A JPH09269041 A JP H09269041A
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H33/00—Gearings based on repeated accumulation and delivery of energy
- F16H33/02—Rotary transmissions with mechanical accumulators, e.g. weights, springs, intermittently-connected flywheels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/08—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for interconverting rotary motion and reciprocating motion
- F16H25/14—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for interconverting rotary motion and reciprocating motion with reciprocation perpendicular to the axis of rotation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/02—Valve drive
- F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
- F01L1/047—Camshafts
- F01L2001/0478—Torque pulse compensated camshafts
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L2810/00—Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
- F01L2810/03—Reducing vibration
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/18—Mechanical movements
- Y10T74/18528—Rotary to intermittent unidirectional motion
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10T74/21—Elements
- Y10T74/2101—Cams
- Y10T74/2107—Follower
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 作動時に慣性負荷により入力軸に作用する変
動トルクを相殺するだけでなく、摩擦負荷により入力軸
に作用する変動トルクによる悪影響を軽減するトルク補
償装置を備えた運動変換装置を提供すること。 【解決手段】 伝動カム装置を介して入力軸の連続回転
運動を出力軸の所定形式の運動に変換する運動変換装置
において、入力軸４に連結されているカム１１、カムフ
ォロア１２及びカムフォロア１２をカム１１に押圧する
弾性力発生装置１３を有するトルク補償装置２を備え、
伝動カム装置６，７を介して入力軸４の運動を出力軸８
の運動に変換する時に入力軸及び出力軸の少なくとも一
方に作用する摩擦負荷により入力軸に作用する変動トル
クからその変動トルクの平均値またはその近似値を差し
引いた変動分のトルクと、慣性負荷により入力軸に作用
する変動トルクとを、トルク補償装置の作動により入力
軸に加えられる変動トルクによって相殺する構成を有す
る。
動トルクを相殺するだけでなく、摩擦負荷により入力軸
に作用する変動トルクによる悪影響を軽減するトルク補
償装置を備えた運動変換装置を提供すること。 【解決手段】 伝動カム装置を介して入力軸の連続回転
運動を出力軸の所定形式の運動に変換する運動変換装置
において、入力軸４に連結されているカム１１、カムフ
ォロア１２及びカムフォロア１２をカム１１に押圧する
弾性力発生装置１３を有するトルク補償装置２を備え、
伝動カム装置６，７を介して入力軸４の運動を出力軸８
の運動に変換する時に入力軸及び出力軸の少なくとも一
方に作用する摩擦負荷により入力軸に作用する変動トル
クからその変動トルクの平均値またはその近似値を差し
引いた変動分のトルクと、慣性負荷により入力軸に作用
する変動トルクとを、トルク補償装置の作動により入力
軸に加えられる変動トルクによって相殺する構成を有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は連続的な回転運動を
間欠的回転運動、揺動回転運動等の特殊な回転運動、或
いはこれら回転運動同士、若しくはこれら回転運動と直
線運動とを組み合わせたような運動等の所定形式の運動
に変換するための運動変換装置に関するものである。
間欠的回転運動、揺動回転運動等の特殊な回転運動、或
いはこれら回転運動同士、若しくはこれら回転運動と直
線運動とを組み合わせたような運動等の所定形式の運動
に変換するための運動変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に運動変換装置はモータ等の駆動装
置に連結される入力軸と、ターンテーブル或いはコンベ
ヤ等の被駆動体に連結される出力軸とを備え、入力軸の
連続回転運動を伝動カム装置によって上記した如き所定
形式の運動に変換し、この変換された運動を出力軸を介
して被駆動体に伝達する構成になっている。このような
運動変換装置においては、作動時に絶えず変動する出力
軸への作用トルクとそのトルクの反力が変動トルクとし
て入力軸に作用して入力軸の均一な回転を妨げ作動時の
振動及びそれに伴う作動誤差を生じるため、特開昭５４
−１５９号公報に記載されているようなトルク補償装置
を設けて、慣性力などの保存的な力の作用により発生す
る入力軸の変動トルクを相殺するように構成されてい
た。
置に連結される入力軸と、ターンテーブル或いはコンベ
ヤ等の被駆動体に連結される出力軸とを備え、入力軸の
連続回転運動を伝動カム装置によって上記した如き所定
形式の運動に変換し、この変換された運動を出力軸を介
して被駆動体に伝達する構成になっている。このような
運動変換装置においては、作動時に絶えず変動する出力
軸への作用トルクとそのトルクの反力が変動トルクとし
て入力軸に作用して入力軸の均一な回転を妨げ作動時の
振動及びそれに伴う作動誤差を生じるため、特開昭５４
−１５９号公報に記載されているようなトルク補償装置
を設けて、慣性力などの保存的な力の作用により発生す
る入力軸の変動トルクを相殺するように構成されてい
た。
【０００３】しかしながらこの運動変換装置では、入力
軸に大きな変動トルクが作用する時これに対応して慣性
質量体を大きなものにしなければならず、装置が大型化
してしまうため、これらの変動トルクを相殺する有効な
方法として、特開平１−１２０４７２号明細書に記載さ
れたような空気ばね式のトルク補償装置が考案されてい
る。この運動変換装置は、入力軸の連続回転運動が出力
軸の運動に変換される際に発生する変動トルクに対しこ
のトルクと全く正反対のトルクを作りだし、これを入力
軸に作用させることで発生する変動トルクを相殺するこ
とを可能にするもので、装置内に設けられ、予め計算さ
れたカム曲線を持つトルク補償カムに係合するカムフォ
ロアの作動及びそれに伴うピストンのシリンダ内での往
復移動により入力軸に加えるトルクの大きさが調整され
る構成となっている。この構成により入力軸トルクが一
サイクル即ち入力軸が３６０度回転する間の全ての区間
にわたって一様かつ零に近い値になることにより、運動
変換装置における変動トルクによる悪影響を除去できる
と同時に、駆動用モーターの容量を小さくすることが可
能となった。
軸に大きな変動トルクが作用する時これに対応して慣性
質量体を大きなものにしなければならず、装置が大型化
してしまうため、これらの変動トルクを相殺する有効な
方法として、特開平１−１２０４７２号明細書に記載さ
れたような空気ばね式のトルク補償装置が考案されてい
る。この運動変換装置は、入力軸の連続回転運動が出力
軸の運動に変換される際に発生する変動トルクに対しこ
のトルクと全く正反対のトルクを作りだし、これを入力
軸に作用させることで発生する変動トルクを相殺するこ
とを可能にするもので、装置内に設けられ、予め計算さ
れたカム曲線を持つトルク補償カムに係合するカムフォ
ロアの作動及びそれに伴うピストンのシリンダ内での往
復移動により入力軸に加えるトルクの大きさが調整され
る構成となっている。この構成により入力軸トルクが一
サイクル即ち入力軸が３６０度回転する間の全ての区間
にわたって一様かつ零に近い値になることにより、運動
変換装置における変動トルクによる悪影響を除去できる
と同時に、駆動用モーターの容量を小さくすることが可
能となった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この特開平１
−１２０４７２号明細書に開示された運動変換装置では
出力軸の慣性負荷や出力に作用するバネ力など保存的な
エネルギーが対象となっており、出力軸に作用する摩擦
力など保存的でない散逸的な力が作用する場合のトルク
変動については考慮されてはいなかった。これらの摩擦
力などは熱等に変換され発散してしまうものであり、従
来の考え方では必要最小限のエネルギーロスとして考え
られており、この摩擦力による変動トルクを補償しよう
という考え方は存在しなかった。しかし特定のカム機構
においては摩擦力が支配的であったり無視できない場合
があり、こうした場合には従来の考え方では対応する手
段がなかった。
−１２０４７２号明細書に開示された運動変換装置では
出力軸の慣性負荷や出力に作用するバネ力など保存的な
エネルギーが対象となっており、出力軸に作用する摩擦
力など保存的でない散逸的な力が作用する場合のトルク
変動については考慮されてはいなかった。これらの摩擦
力などは熱等に変換され発散してしまうものであり、従
来の考え方では必要最小限のエネルギーロスとして考え
られており、この摩擦力による変動トルクを補償しよう
という考え方は存在しなかった。しかし特定のカム機構
においては摩擦力が支配的であったり無視できない場合
があり、こうした場合には従来の考え方では対応する手
段がなかった。
【０００５】本発明は、上記した従来技術の問題点を解
決し、慣性負荷により入力軸に作用する変動トルクを相
殺するばかりでなく、摩擦負荷により入力軸に作用する
変動トルクの一部をも相殺することができ、しかも相殺
し得ない変動トルクによりもたらされる不都合を最小限
にすることができるようなトルク補償装置を備えた運動
変換装置を提供することを目的とする。
決し、慣性負荷により入力軸に作用する変動トルクを相
殺するばかりでなく、摩擦負荷により入力軸に作用する
変動トルクの一部をも相殺することができ、しかも相殺
し得ない変動トルクによりもたらされる不都合を最小限
にすることができるようなトルク補償装置を備えた運動
変換装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、種々検討を
重ねた結果、摩擦負荷により入力軸に作用する変動トル
クのうちで、その変動トルクから該変動トルクの平均値
またはその近似値を差し引いた変動分のトルクは周期性
を有し、相殺可能であることを知見した。なお、上記し
た変動トルクの「平均値」とは、入力軸が１回転（即ち
３６０度回転）する間に入力軸に作用し常えず変動する
トルク値を平均して得られたトルク値を意味する。そし
て、入力軸が１回転する間に変動するトルクから、その
１回転の全域で一定値である上記平均値もしくはその近
似値を差し引いて得られたトルクが、上記した「変動分
のトルク」である。本発明は、上記した知見に基づきな
されたものである。すなわち本願発明は、伝動カム装置
を介して入力軸の連続回転運動を出力軸の所定形式の運
動に変換する運動変換装置において、入力軸に連結され
ているカム、カムフォロア及びカムフォロアをカムに押
圧する弾性力発生装置を有するトルク補償装置を備え、
伝動カム装置を介して入力軸の運動を出力軸の運動に変
換する時に入力軸及び出力軸の少なくとも一方に作用す
る摩擦負荷により入力軸に作用する変動トルクからその
変動トルクの平均値またはその近似値を差し引いた変動
分のトルクと、慣性負荷により入力軸に作用する変動ト
ルクとを、トルク補償装置の作動により入力軸に加えら
れる変動トルクによって相殺する構成を有するものであ
る。
重ねた結果、摩擦負荷により入力軸に作用する変動トル
クのうちで、その変動トルクから該変動トルクの平均値
またはその近似値を差し引いた変動分のトルクは周期性
を有し、相殺可能であることを知見した。なお、上記し
た変動トルクの「平均値」とは、入力軸が１回転（即ち
３６０度回転）する間に入力軸に作用し常えず変動する
トルク値を平均して得られたトルク値を意味する。そし
て、入力軸が１回転する間に変動するトルクから、その
１回転の全域で一定値である上記平均値もしくはその近
似値を差し引いて得られたトルクが、上記した「変動分
のトルク」である。本発明は、上記した知見に基づきな
されたものである。すなわち本願発明は、伝動カム装置
を介して入力軸の連続回転運動を出力軸の所定形式の運
動に変換する運動変換装置において、入力軸に連結され
ているカム、カムフォロア及びカムフォロアをカムに押
圧する弾性力発生装置を有するトルク補償装置を備え、
伝動カム装置を介して入力軸の運動を出力軸の運動に変
換する時に入力軸及び出力軸の少なくとも一方に作用す
る摩擦負荷により入力軸に作用する変動トルクからその
変動トルクの平均値またはその近似値を差し引いた変動
分のトルクと、慣性負荷により入力軸に作用する変動ト
ルクとを、トルク補償装置の作動により入力軸に加えら
れる変動トルクによって相殺する構成を有するものであ
る。
【０００７】本発明の運動変換装置を、入力軸の連続回
転運動を出力軸の間欠回転運動に変換する間欠駆動装置
として構成した場合に、次式で定められる変動トルクを
入力軸に加えるようなトルク補償装置を設けるとよい。
転運動を出力軸の間欠回転運動に変換する間欠駆動装置
として構成した場合に、次式で定められる変動トルクを
入力軸に加えるようなトルク補償装置を設けるとよい。
【数４】Ｍi ＋Ｍic−（ｇ1 ＋ｇ2 ）＝０
【数５】
【数６】 ここで、Ｍfoは出力軸摩擦トルク、Ｍf は入力軸摩擦ト
ルク、ｇ1 、ｇ2 は入力軸、出力軸に作用するそれぞれ
の摩擦トルクの平均値、ｔｃは作動開始からの経過時間
即ちサイクルタイム、θは入力軸回転角度、τは出力軸
回転角度、Ｍiは伝動カム装置の作動により入力軸に作
用する変動トルク、Ｍicはトルク補償装置の作動により
入力軸に作用する変動トルクを示す。上記弾性力発生装
置は、機械要素の圧縮ばねを備えるものであってもよ
く、また空気の伸縮により弾性力を生じる空気ばね装置
を備えるものであってもよい。前者の場合は圧縮ばねの
初期圧縮力調整装置を設けるとよく、また後者の場合は
空気ばね装置の初期ばね力の調整装置を設けるとよい。
また、トルク補償装置が、その構成要素であるカム、カ
ムフォロア及び弾性力発生装置を収納するハウジングを
有する構成にするのが好ましい。
ルク、ｇ1 、ｇ2 は入力軸、出力軸に作用するそれぞれ
の摩擦トルクの平均値、ｔｃは作動開始からの経過時間
即ちサイクルタイム、θは入力軸回転角度、τは出力軸
回転角度、Ｍiは伝動カム装置の作動により入力軸に作
用する変動トルク、Ｍicはトルク補償装置の作動により
入力軸に作用する変動トルクを示す。上記弾性力発生装
置は、機械要素の圧縮ばねを備えるものであってもよ
く、また空気の伸縮により弾性力を生じる空気ばね装置
を備えるものであってもよい。前者の場合は圧縮ばねの
初期圧縮力調整装置を設けるとよく、また後者の場合は
空気ばね装置の初期ばね力の調整装置を設けるとよい。
また、トルク補償装置が、その構成要素であるカム、カ
ムフォロア及び弾性力発生装置を収納するハウジングを
有する構成にするのが好ましい。
【０００８】
【発明の作用効果】上記したトルク補償装置は、入力軸
に作用するトルクが比較的小さい区間においてはそのト
ルクより少し大きめのトルクを入力軸に作用させ、これ
らのトルク差にあたる分のエネルギーを蓄積する。そし
て逆に非常に大きなトルクが入力軸に作用する区間にお
いては、先に蓄積したのエネルギーを放出することによ
って、その大きなトルクを軽減、相殺するトルクを発生
させて、その大きなトルクを小さくする。このようにエ
ネルギーの蓄積・放出を繰り返すことによって入力軸に
作用する全体のトルクを安定させ、またトルクのピーク
値を下げることが可能となる。本発明は、慣性負荷によ
り入力軸に作用する変動トルクだけでなく、摩擦負荷に
より入力軸に作用する変動トルクの一部をトルク補償装
置によって相殺するために、運動変換装置の作動時にお
ける振動及びそれに伴う作動誤差を効果的に軽減させる
ことができる。また、摩擦負荷により入力軸に作用する
変動トルクのうちで、トルク補償装置によって相殺され
ないトルクは、上記した「平均値」のトルクである。こ
のように、入力軸に作用するトルクを平均化もしくは平
滑化すること（即ちトルク変動の波を小さくすること）
も、作動時における振動及びそれに伴う作動誤差の軽減
に寄与する。また、入力軸に作用するトルクを平均化
し、従って入力軸に作用するトルクの「ピーク値」を下
げることにより、その「ピーク値」に合わせて選定する
駆動用モーターの容量を小さくすることができる。明ら
かな通り、本発明は、摩擦負荷により入力軸に作用する
変動トルクが大きい場合に、大きな効果を奏するもので
ある。
に作用するトルクが比較的小さい区間においてはそのト
ルクより少し大きめのトルクを入力軸に作用させ、これ
らのトルク差にあたる分のエネルギーを蓄積する。そし
て逆に非常に大きなトルクが入力軸に作用する区間にお
いては、先に蓄積したのエネルギーを放出することによ
って、その大きなトルクを軽減、相殺するトルクを発生
させて、その大きなトルクを小さくする。このようにエ
ネルギーの蓄積・放出を繰り返すことによって入力軸に
作用する全体のトルクを安定させ、またトルクのピーク
値を下げることが可能となる。本発明は、慣性負荷によ
り入力軸に作用する変動トルクだけでなく、摩擦負荷に
より入力軸に作用する変動トルクの一部をトルク補償装
置によって相殺するために、運動変換装置の作動時にお
ける振動及びそれに伴う作動誤差を効果的に軽減させる
ことができる。また、摩擦負荷により入力軸に作用する
変動トルクのうちで、トルク補償装置によって相殺され
ないトルクは、上記した「平均値」のトルクである。こ
のように、入力軸に作用するトルクを平均化もしくは平
滑化すること（即ちトルク変動の波を小さくすること）
も、作動時における振動及びそれに伴う作動誤差の軽減
に寄与する。また、入力軸に作用するトルクを平均化
し、従って入力軸に作用するトルクの「ピーク値」を下
げることにより、その「ピーク値」に合わせて選定する
駆動用モーターの容量を小さくすることができる。明ら
かな通り、本発明は、摩擦負荷により入力軸に作用する
変動トルクが大きい場合に、大きな効果を奏するもので
ある。
【０００９】
【発明の理論】次に、本発明の理論を添付図面の図１〜
図４を参照して説明する。本発明者は、運動変換装置の
作動時に入力軸に作用するトルク変動を、慣性負荷によ
るトルクだけでなく入出力軸に作用する摩擦負荷による
トルクをも考慮して、平滑化もしくは平均化するトルク
補償の理論式を導出した。以下に、ある運動変換装置に
おいて入力軸が連続回転、出力軸もしくは従節が間欠回
転運動する作動系を考え、この作動系に作用する入力軸
の変動トルクＭｉとこの変換装置に対する補償系である
トルク補償装置（ＴＣＣ）に作用するトルクＭｉｃとが
釣り合うよう、補償系の補償カムの変位曲線を検討す
る。なお作動系従節を回転系・１慣性負荷、補償系従節
をばね式直進従節とし、補償系従節の慣性力は無視でき
るものとする。ここで添付の図１、図２、図３、図４を
参照し、 Ｆ0 ： ＴＣＣばね初期力 Ｉ： 出力軸慣性２次モ
ーメント κc ： ＴＣＣばね定数 ｔ： 時間 ｔc ： サイクルタイム ｔh ： 位置決め時間 ｙc ： ＴＣＣ変位 ｙh ： ＴＣＣストロー
ク θ ： 入力軸回転角度 θh ： 割付角度 τ ： 出力軸回転角度 τh ： 割出角度 とする。
図４を参照して説明する。本発明者は、運動変換装置の
作動時に入力軸に作用するトルク変動を、慣性負荷によ
るトルクだけでなく入出力軸に作用する摩擦負荷による
トルクをも考慮して、平滑化もしくは平均化するトルク
補償の理論式を導出した。以下に、ある運動変換装置に
おいて入力軸が連続回転、出力軸もしくは従節が間欠回
転運動する作動系を考え、この作動系に作用する入力軸
の変動トルクＭｉとこの変換装置に対する補償系である
トルク補償装置（ＴＣＣ）に作用するトルクＭｉｃとが
釣り合うよう、補償系の補償カムの変位曲線を検討す
る。なお作動系従節を回転系・１慣性負荷、補償系従節
をばね式直進従節とし、補償系従節の慣性力は無視でき
るものとする。ここで添付の図１、図２、図３、図４を
参照し、 Ｆ0 ： ＴＣＣばね初期力 Ｉ： 出力軸慣性２次モ
ーメント κc ： ＴＣＣばね定数 ｔ： 時間 ｔc ： サイクルタイム ｔh ： 位置決め時間 ｙc ： ＴＣＣ変位 ｙh ： ＴＣＣストロー
ク θ ： 入力軸回転角度 θh ： 割付角度 τ ： 出力軸回転角度 τh ： 割出角度 とする。
【００１０】なお図１はこの理論を説明するための運動
変換装置の模式図であり、（Ａ）は運動変換装置本体１
の側面図、（Ｂ）は運動変換装置を正面から見た図、
（Ｃ）はトルク補償装置（ＴＣＣ）２の側面図、（Ｄ）
はトルク補償装置２の作動を示す図である。図１におい
て、３は駆動プーリーであり、図示されていないモータ
ー等の駆動装置より運動変換装置本体１へ入力軸４を介
して駆動力を伝達する。入力軸４は軸受５により支持さ
れ、この入力軸４に割出用カム６が設けられている。割
出用カム６は出力軸８に取り付けられたターレット７の
カムフォロア７ａと係合しており、出力軸８は軸受９に
より支持されてその先端には慣性体１０が設けられてい
る。さらに入力軸４には駆動プーリー３の反対側にトル
ク補償装置２が設けられ、このトルク補償装置２は補償
カム１１と、カムフォロア１２と、ばね部材１３とで構
成されている。なお、上記割出用カム６及びターレット
７等は、入力軸４の連続回転運動を出力軸８の間欠回転
運動に変換するための伝動カム装置を構成している。図
２は図１の運動変換装置の作動時に入力軸４に作用する
トルクを示す図であり、（Ａ）は慣性負荷によるトルク
Ｍio、（Ｂ）は摩擦負荷によるトルク（Ｍfo＋Ｍf ）、
（Ｃ）は（Ａ）＋（Ｂ）により入力軸に作用するトルク
Ｍi 、（Ｄ）はトルク補償装置によって発生させるトル
クＭic、（Ｅ）は実際に入力軸４に作用するトルク、即
ち補償されずに残るトルクを示す。本発明は、例えば図
２（Ｃ）に示されているような入力軸に作用するトルク
Ｍ i 、を、図２（Ｄ）例示したようなトルクＭic、で相
殺し、図２（Ｅ）に例示したような平滑化されたトルク
のみを残そうとするものである。
変換装置の模式図であり、（Ａ）は運動変換装置本体１
の側面図、（Ｂ）は運動変換装置を正面から見た図、
（Ｃ）はトルク補償装置（ＴＣＣ）２の側面図、（Ｄ）
はトルク補償装置２の作動を示す図である。図１におい
て、３は駆動プーリーであり、図示されていないモータ
ー等の駆動装置より運動変換装置本体１へ入力軸４を介
して駆動力を伝達する。入力軸４は軸受５により支持さ
れ、この入力軸４に割出用カム６が設けられている。割
出用カム６は出力軸８に取り付けられたターレット７の
カムフォロア７ａと係合しており、出力軸８は軸受９に
より支持されてその先端には慣性体１０が設けられてい
る。さらに入力軸４には駆動プーリー３の反対側にトル
ク補償装置２が設けられ、このトルク補償装置２は補償
カム１１と、カムフォロア１２と、ばね部材１３とで構
成されている。なお、上記割出用カム６及びターレット
７等は、入力軸４の連続回転運動を出力軸８の間欠回転
運動に変換するための伝動カム装置を構成している。図
２は図１の運動変換装置の作動時に入力軸４に作用する
トルクを示す図であり、（Ａ）は慣性負荷によるトルク
Ｍio、（Ｂ）は摩擦負荷によるトルク（Ｍfo＋Ｍf ）、
（Ｃ）は（Ａ）＋（Ｂ）により入力軸に作用するトルク
Ｍi 、（Ｄ）はトルク補償装置によって発生させるトル
クＭic、（Ｅ）は実際に入力軸４に作用するトルク、即
ち補償されずに残るトルクを示す。本発明は、例えば図
２（Ｃ）に示されているような入力軸に作用するトルク
Ｍ i 、を、図２（Ｄ）例示したようなトルクＭic、で相
殺し、図２（Ｅ）に例示したような平滑化されたトルク
のみを残そうとするものである。
【００１１】図３は、出力軸に作用する摩擦負荷もしく
は摩擦トルクにより入力軸に作用する変動トルクＭfoを
示す図であり、（Ａ）の曲線ａは、入力軸が１回転（３
６０度回転）する間の変動トルクＭfoを示している。図
３（Ａ）のインデックス区間は、ターレット７と一体に
出力軸８が回転している区間、ドエル区間は、ターレッ
トが静止している区間である。図３の（Ｂ）は（Ａ）の
変動トルクの曲線ａとそれを平均化した（Ｃ）の直線ｂ
のトルクとを重ねて示し、（Ｄ）は（Ａ）の曲線ａから
（Ｃ）の曲線ｂを引いたトルクの曲線ｃを示し、（Ｅ）
は（Ａ）のトルク変動を積分して時間毎の累積を求めた
曲線ｄを示し、（Ｆ）は（Ｅ）の曲線ｄから時間当りに
均一にエネルギー消費させていく直線ｅを示し、（Ｇ）
は（Ｆ）の直線ｅの勾配を示し、（Ｈ）は（Ｅ）の曲線
ｄから（Ｇ）の直線ｅを引いた曲線ｆを示している。図
４は入力軸に作用する摩擦負荷もしくは摩擦トルクによ
り入力軸に作用する変動トルクＭf を示しており、
（Ａ）から（Ｈ）はこの変動トルクＭf について図３と
同様のものを示している。
は摩擦トルクにより入力軸に作用する変動トルクＭfoを
示す図であり、（Ａ）の曲線ａは、入力軸が１回転（３
６０度回転）する間の変動トルクＭfoを示している。図
３（Ａ）のインデックス区間は、ターレット７と一体に
出力軸８が回転している区間、ドエル区間は、ターレッ
トが静止している区間である。図３の（Ｂ）は（Ａ）の
変動トルクの曲線ａとそれを平均化した（Ｃ）の直線ｂ
のトルクとを重ねて示し、（Ｄ）は（Ａ）の曲線ａから
（Ｃ）の曲線ｂを引いたトルクの曲線ｃを示し、（Ｅ）
は（Ａ）のトルク変動を積分して時間毎の累積を求めた
曲線ｄを示し、（Ｆ）は（Ｅ）の曲線ｄから時間当りに
均一にエネルギー消費させていく直線ｅを示し、（Ｇ）
は（Ｆ）の直線ｅの勾配を示し、（Ｈ）は（Ｅ）の曲線
ｄから（Ｇ）の直線ｅを引いた曲線ｆを示している。図
４は入力軸に作用する摩擦負荷もしくは摩擦トルクによ
り入力軸に作用する変動トルクＭf を示しており、
（Ａ）から（Ｈ）はこの変動トルクＭf について図３と
同様のものを示している。
【００１２】図１において作動系の出力軸８の慣性負荷
トルクをＭio、出力軸８の摩擦トルクをＭfoとしたと
き、出力軸８に作用するトルクＭt は Ｍt ＝Ｍio＋Ｍfo ここでは入力軸４上でトルクの補償を行うことから、出
力軸８に発生するトルクＭt が入力軸４にどれだけ影響
を与えるかを換算する。（割出機構の場合には入力軸が
一回転しても出力軸は一回転せず、また一定角度の割出
回転を行う区間即ちインデックス区間と、停止している
区間即ちドエル区間があり、出力軸のトルクが入力軸に
そのままは作用しないことから特別な換算が必要とな
る。）入力軸４に発生するトルクをＭitとすると微小時
間ｄｔにおいてそれぞれの軸のなす仕事量は出力軸８の
上でＭt ・ｄτ、入力軸４の上でＭit・ｄθとなる。こ
こで出力軸８から入力軸４への換算が効率１００％と仮
定すれば仮想仕事の原理より両者の仕事量は同じとなる
ので、入力軸４の摩擦トルクをＭf とすると入力軸トル
クＭi は Ｍt ・ｄτ ＝ Ｍit・ｄθ
トルクをＭio、出力軸８の摩擦トルクをＭfoとしたと
き、出力軸８に作用するトルクＭt は Ｍt ＝Ｍio＋Ｍfo ここでは入力軸４上でトルクの補償を行うことから、出
力軸８に発生するトルクＭt が入力軸４にどれだけ影響
を与えるかを換算する。（割出機構の場合には入力軸が
一回転しても出力軸は一回転せず、また一定角度の割出
回転を行う区間即ちインデックス区間と、停止している
区間即ちドエル区間があり、出力軸のトルクが入力軸に
そのままは作用しないことから特別な換算が必要とな
る。）入力軸４に発生するトルクをＭitとすると微小時
間ｄｔにおいてそれぞれの軸のなす仕事量は出力軸８の
上でＭt ・ｄτ、入力軸４の上でＭit・ｄθとなる。こ
こで出力軸８から入力軸４への換算が効率１００％と仮
定すれば仮想仕事の原理より両者の仕事量は同じとなる
ので、入力軸４の摩擦トルクをＭf とすると入力軸トル
クＭi は Ｍt ・ｄτ ＝ Ｍit・ｄθ
【数７】 入力軸４の摩擦トルクをＭf とすると求めるべき入力軸
トルクＭi は
トルクＭi は
【数８】 となる。
【００１３】一方、補償系であるトルク補償装置２によ
る入力軸トルクＭicも同様にして求めることができる。
トルク補償装置２内に設けられたばね部材１３の撓みに
より発生する力ＦC はばね部材１３の初期力をＦ0 、ば
ね定数をκc 、カムフォロア１２の変位量をｙc とする
と、 ＦC ＝Ｆ0 ＋κc ・ｙc となる。ここで作動系と同じ目的によりこのばね力によ
り入力軸４に与えられるトルクを換算する。先ほどと同
様の考え方で、微小時間ｄｔにおいてなされる両者の仕
事量が同じと考えた場合、作動節（ばね部材１３）上で
ＦC ・ｄｙc 、入力軸４上ではＭic・ｄθであるから、 ＦC ・ｄｙc ＝Ｍic・ｄθ よってＴＣＣ機構により入力軸に作用するトルクＭ
icは、
る入力軸トルクＭicも同様にして求めることができる。
トルク補償装置２内に設けられたばね部材１３の撓みに
より発生する力ＦC はばね部材１３の初期力をＦ0 、ば
ね定数をκc 、カムフォロア１２の変位量をｙc とする
と、 ＦC ＝Ｆ0 ＋κc ・ｙc となる。ここで作動系と同じ目的によりこのばね力によ
り入力軸４に与えられるトルクを換算する。先ほどと同
様の考え方で、微小時間ｄｔにおいてなされる両者の仕
事量が同じと考えた場合、作動節（ばね部材１３）上で
ＦC ・ｄｙc 、入力軸４上ではＭic・ｄθであるから、 ＦC ・ｄｙc ＝Ｍic・ｄθ よってＴＣＣ機構により入力軸に作用するトルクＭ
icは、
【数９】
【００１４】ここで、入力軸４に作用する変動トルクを
相殺するには、作動系のトルクと補償系のトルクがトル
ク平衡条件式 Ｍi ＋Ｍic＝０ を満たせばよい。よっ
てＭi ＋Ｍic＝０であると仮定し、ＴＣＣの変位を求め
てみる。ｙc の一階微分の項が含まれていることから時
間ｔで積分し、それをＧ（ｔ）とすると、
相殺するには、作動系のトルクと補償系のトルクがトル
ク平衡条件式 Ｍi ＋Ｍic＝０ を満たせばよい。よっ
てＭi ＋Ｍic＝０であると仮定し、ＴＣＣの変位を求め
てみる。ｙc の一階微分の項が含まれていることから時
間ｔで積分し、それをＧ（ｔ）とすると、
【数１０】
【数１１】
【００１５】この式において周期性が成立するかどうか
について検討する。周期性が成立するには、ＴＣＣのカ
ム１１が一回転した時にカムフォロア１２がスタート時
と同じ元の位置に復帰して、つまり［ｙc （０）＝ｙc
（ｔc ）］となる必要があり、このことはカム機構の周
期性を考慮するとｔ＝０とｔ＝ｔcにおいてＧ（ｔ）が
Ｇ（０）＝Ｇ（ｔc ）であることを示している。数１１
において、第１項はτに関するものであり、これは一サ
イクル（即ち入力軸の１回転）毎に常に同じ速度変化を
するものであり即ち周期性は保障されている。そして第
４項、第５項はｙc に関するものであるが、設定した条
件からこのｙc は周期性を持つものでなければならな
い。この式において問題となるのが第２項、第３項にお
けるＭf0、Ｍf であるが、これらの項は摩擦力によるト
ルクであり、これらは熱となって発散してしまうため一
般的には周期性を持っていない。そこでこのＭfo、Ｍf
の周期性を保障するため次のようなｇ1 、ｇ2 を導入す
る。このｇ1 、ｇ2 の意味するものは図３、図４のそれ
ぞれの（Ｆ）または（Ｇ）における直線ｅの傾きであ
り、横軸に時間ｔc 、縦軸に変動トルクの積算値とした
場合の傾きがｇ1 、ｇ2 の値であることから、
について検討する。周期性が成立するには、ＴＣＣのカ
ム１１が一回転した時にカムフォロア１２がスタート時
と同じ元の位置に復帰して、つまり［ｙc （０）＝ｙc
（ｔc ）］となる必要があり、このことはカム機構の周
期性を考慮するとｔ＝０とｔ＝ｔcにおいてＧ（ｔ）が
Ｇ（０）＝Ｇ（ｔc ）であることを示している。数１１
において、第１項はτに関するものであり、これは一サ
イクル（即ち入力軸の１回転）毎に常に同じ速度変化を
するものであり即ち周期性は保障されている。そして第
４項、第５項はｙc に関するものであるが、設定した条
件からこのｙc は周期性を持つものでなければならな
い。この式において問題となるのが第２項、第３項にお
けるＭf0、Ｍf であるが、これらの項は摩擦力によるト
ルクであり、これらは熱となって発散してしまうため一
般的には周期性を持っていない。そこでこのＭfo、Ｍf
の周期性を保障するため次のようなｇ1 、ｇ2 を導入す
る。このｇ1 、ｇ2 の意味するものは図３、図４のそれ
ぞれの（Ｆ）または（Ｇ）における直線ｅの傾きであ
り、横軸に時間ｔc 、縦軸に変動トルクの積算値とした
場合の傾きがｇ1 、ｇ2 の値であることから、
【数１２】
【数１３】 となる。そして図３、図４の（Ｇ）における斜線部分は
散逸エネルギーであり、現状ではいかなる手段を用いて
も他のエネルギーに変換して系の中に取り込んでおくこ
とのできないものである。言い換えれば一サイクルｔc
の経過により、この図の（Ｇ）の斜線部のエネルギーが
必ず消費されていくということである。
散逸エネルギーであり、現状ではいかなる手段を用いて
も他のエネルギーに変換して系の中に取り込んでおくこ
とのできないものである。言い換えれば一サイクルｔc
の経過により、この図の（Ｇ）の斜線部のエネルギーが
必ず消費されていくということである。
【００１６】この考えを基に摩擦トルクの周期性につい
て再度考えた場合、図３の（Ｅ）から一サイクルで消費
されるエネルギー量（（Ｇ）の斜線部）を引いた結果に
より得られる図３の（Ｈ）について見ると、ｔ＝０の時
のエネルギーと一サイクル経過時（ｔ＝ｔc ）のエネル
ギー量が同一となっていることが理解される。これは周
期性が保障されていることに他ならず、即ち図３、図４
の（Ｅ）から（Ｇ）を差し引いたものについては周期性
が保障されると考えることができる。つまり
て再度考えた場合、図３の（Ｅ）から一サイクルで消費
されるエネルギー量（（Ｇ）の斜線部）を引いた結果に
より得られる図３の（Ｈ）について見ると、ｔ＝０の時
のエネルギーと一サイクル経過時（ｔ＝ｔc ）のエネル
ギー量が同一となっていることが理解される。これは周
期性が保障されていることに他ならず、即ち図３、図４
の（Ｅ）から（Ｇ）を差し引いたものについては周期性
が保障されると考えることができる。つまり
【数１４】 であれば、周期性が保障されていると考えることができ
る。このような考え方から周期性が保障されるトルク平
衡の条件式として
る。このような考え方から周期性が保障されるトルク平
衡の条件式として
【数１５】Ｍi ＋Ｍic−（ｇ1 ＋ｇ2 ）＝０ が成立する。
【００１７】数１５を解くために、この式に１階微分の
項が含まれているので上記と同様に時間ｔで積分する
と、
項が含まれているので上記と同様に時間ｔで積分する
と、
【数１６】
【数１７】 以上から、
【数１８】
【００１８】この式をｙc について解くと、
【数１９】 ここでＤは、
【数２０】 こうして摩擦力を取り込んだ周期性のあるＴＣＣの変位
関数が得られる。
関数が得られる。
【００１９】以上より明らかなように、図１〜図４を参
照して上記した運動変換装置においては、数１９及び数
２０に基づいて補償カム１１の形状等を定めてトルク補
償装置を適切に設計すれば、好適なトルク補償を行える
ものである。この運動変換装置の特徴をを整理して記載
すれば、次の通りである。 （ａ）この運動変換装置は、慣性負荷により入力軸に作
用するトルクを従来技術と同様に補償するが、補償カム
１１の形状は、慣性負荷により入力軸に作用するトルク
に加えて、摩擦負荷によるトルクの一部を補償即ち相殺
するようなものになっている。 図５は、この運動変換装置において慣性負荷により入力
軸に作用するトルクのみを考慮した場合の補償カムの形
状を二点鎖線１１´で示し、摩擦負荷によるトルクを考
慮した場合の補償カムの形状を実線１１で示している。 （ｂ）この運動変換装置は、出力軸に作用する摩擦負荷
により入力軸に作用する変動トルクの一部、即ち、その
変動トルク（図３Ａ，３Ｅ参照）からその変動トルクの
平均値（図３Ｃ，３Ｇ参照）を差し引いた変動分のトル
ク（図３Ｄ，３Ｈ参照）を補償する。 （ｃ）この運動変換装置は、入力軸に作用する摩擦負荷
により入力軸に作用する変動トルクの一部、即ち、その
変動トルク（図４Ａ，４Ｅ参照）からその変動トルクの
平均値（図４Ｃ，４Ｇ参照）を差し引いた変動分のトル
ク（図４Ｄ，４Ｈ参照）を補償する。 （ｄ）この運動変換装置によって補償できないトルクは
上記平均値（図３Ｃ，３Ｇ、４Ｃ，４Ｇ参照）であり、
変動のない平滑化されたトルクである。
照して上記した運動変換装置においては、数１９及び数
２０に基づいて補償カム１１の形状等を定めてトルク補
償装置を適切に設計すれば、好適なトルク補償を行える
ものである。この運動変換装置の特徴をを整理して記載
すれば、次の通りである。 （ａ）この運動変換装置は、慣性負荷により入力軸に作
用するトルクを従来技術と同様に補償するが、補償カム
１１の形状は、慣性負荷により入力軸に作用するトルク
に加えて、摩擦負荷によるトルクの一部を補償即ち相殺
するようなものになっている。 図５は、この運動変換装置において慣性負荷により入力
軸に作用するトルクのみを考慮した場合の補償カムの形
状を二点鎖線１１´で示し、摩擦負荷によるトルクを考
慮した場合の補償カムの形状を実線１１で示している。 （ｂ）この運動変換装置は、出力軸に作用する摩擦負荷
により入力軸に作用する変動トルクの一部、即ち、その
変動トルク（図３Ａ，３Ｅ参照）からその変動トルクの
平均値（図３Ｃ，３Ｇ参照）を差し引いた変動分のトル
ク（図３Ｄ，３Ｈ参照）を補償する。 （ｃ）この運動変換装置は、入力軸に作用する摩擦負荷
により入力軸に作用する変動トルクの一部、即ち、その
変動トルク（図４Ａ，４Ｅ参照）からその変動トルクの
平均値（図４Ｃ，４Ｇ参照）を差し引いた変動分のトル
ク（図４Ｄ，４Ｈ参照）を補償する。 （ｄ）この運動変換装置によって補償できないトルクは
上記平均値（図３Ｃ，３Ｇ、４Ｃ，４Ｇ参照）であり、
変動のない平滑化されたトルクである。
【００２０】
【実施例】図６は本発明による運動変換装置の第１実施
例を示し、（Ａ）はその部分断面正面図、（Ｂ）はエネ
ルギー放出時の状態の側面図、（Ｃ）はエネルギー蓄積
状態の側面図である。以下、図１と同様の構成要素は同
様の符号で示し、その説明は省略する。第１実施例で
は、図１に示したものと同様のトルク補償装置２が設け
られている。トルク補償装置２は、入力軸４に嵌着され
たトルク補償カム１１と、カムフォロワ１２と、弾性力
発生装置とを有している。弾性力発生装置は、機械要素
の圧縮ばねからなりスライドガイド１５及びばね受け１
６からなるハウジング内に収納されたばね部材１３を有
する。ばね部材１３は、スライダ１４に回転可能に装着
されたカムフォロア１２をトルク補償カム１１へ向けて
押圧している。上記弾性力発生装置とカムフォロア１２
とを有するユニットは、運動変換装置本体１の側面に取
付けボルト１７により固定されている。上記運動変換装
置の作動時には、入力軸４に加えられた連続回転運動が
運動変換装置本体１内に設けられている伝動カム装置を
介して出力軸８へ伝達されて運動が変換され、同時に入
力軸４に嵌着されたトルク補償カム１１が回転して、カ
ライダ１４を上下に移動させてばね部材１３を伸縮させ
つつ、カムフォロア１２を回転させる。トルク補償カム
１１は既述の理論式より設計されたカム形状を有してお
り、入力軸４の回転運動を出力軸８の間欠回転運動に変
換するときの慣性負荷によって入力軸に作用する変動ト
ルクと、摩擦負荷により入力軸に作用する変動トルクか
らその変動トルクの平均値を差し引いた変動分のトルク
とがトルク補償装置２によって相殺される。また、摩擦
負荷により入力軸に作用する変動トルクが平滑化もしく
は平均化されてトルクのピーク値が下がり、作動時の振
動等が軽減する。
例を示し、（Ａ）はその部分断面正面図、（Ｂ）はエネ
ルギー放出時の状態の側面図、（Ｃ）はエネルギー蓄積
状態の側面図である。以下、図１と同様の構成要素は同
様の符号で示し、その説明は省略する。第１実施例で
は、図１に示したものと同様のトルク補償装置２が設け
られている。トルク補償装置２は、入力軸４に嵌着され
たトルク補償カム１１と、カムフォロワ１２と、弾性力
発生装置とを有している。弾性力発生装置は、機械要素
の圧縮ばねからなりスライドガイド１５及びばね受け１
６からなるハウジング内に収納されたばね部材１３を有
する。ばね部材１３は、スライダ１４に回転可能に装着
されたカムフォロア１２をトルク補償カム１１へ向けて
押圧している。上記弾性力発生装置とカムフォロア１２
とを有するユニットは、運動変換装置本体１の側面に取
付けボルト１７により固定されている。上記運動変換装
置の作動時には、入力軸４に加えられた連続回転運動が
運動変換装置本体１内に設けられている伝動カム装置を
介して出力軸８へ伝達されて運動が変換され、同時に入
力軸４に嵌着されたトルク補償カム１１が回転して、カ
ライダ１４を上下に移動させてばね部材１３を伸縮させ
つつ、カムフォロア１２を回転させる。トルク補償カム
１１は既述の理論式より設計されたカム形状を有してお
り、入力軸４の回転運動を出力軸８の間欠回転運動に変
換するときの慣性負荷によって入力軸に作用する変動ト
ルクと、摩擦負荷により入力軸に作用する変動トルクか
らその変動トルクの平均値を差し引いた変動分のトルク
とがトルク補償装置２によって相殺される。また、摩擦
負荷により入力軸に作用する変動トルクが平滑化もしく
は平均化されてトルクのピーク値が下がり、作動時の振
動等が軽減する。
【００２１】図７は本発明の第２実施例の運動変換装置
を示すもので、図７の（Ａ）は運動変換装置の部分断面
正面図、（Ｂ）はエネルギー放出時の状態の側面図、
（Ｃ）はエネルギー蓄積状態の側面図である。この第２
実施例における運動変換装置本体１は第１実施例と同様
のものであるが、第２実施例では、トルク補償装置２０
における弾性力発生装置を、第１実施例のような機械要
素の圧縮ばねではなく、空気ばね装置から構成してい
る。この空気ばね装置は、既述の理論式に基づき設計さ
れた形状のトルク補償カム２１と係合するカムフォロア
２２を端部に備えたピストン２４と、シリンダ２６と、
ピストン２４とシリンダ２６との間の密封を行う密封部
材２５と、シリンダ２６内に空気２３を供給する空気源
２８と、圧力調整装置２９とを有する。圧力調整装置２
９は、空気源２８からシリンダ２６に供給される空気圧
を調整してシリンダ内の空気２３の圧力、即ち空気ばね
装置により生じる初期ばね力を調整可能とするために設
けられている。第２実施例の上記した点以外の構成は図
６に示した第１実施例の構成と同様であり、第２実施例
は、空気ばね装置によりトルク補償カム２１を介して入
力軸にトルクを与える点を除けば、第１実施例と同様に
作動する。なお、第２実施例において、弾性力発生装置
とカムフォロア２２とを有するユニットは、運動変換装
置本体１の側面に取付けボルト２７により固定されてい
る。
を示すもので、図７の（Ａ）は運動変換装置の部分断面
正面図、（Ｂ）はエネルギー放出時の状態の側面図、
（Ｃ）はエネルギー蓄積状態の側面図である。この第２
実施例における運動変換装置本体１は第１実施例と同様
のものであるが、第２実施例では、トルク補償装置２０
における弾性力発生装置を、第１実施例のような機械要
素の圧縮ばねではなく、空気ばね装置から構成してい
る。この空気ばね装置は、既述の理論式に基づき設計さ
れた形状のトルク補償カム２１と係合するカムフォロア
２２を端部に備えたピストン２４と、シリンダ２６と、
ピストン２４とシリンダ２６との間の密封を行う密封部
材２５と、シリンダ２６内に空気２３を供給する空気源
２８と、圧力調整装置２９とを有する。圧力調整装置２
９は、空気源２８からシリンダ２６に供給される空気圧
を調整してシリンダ内の空気２３の圧力、即ち空気ばね
装置により生じる初期ばね力を調整可能とするために設
けられている。第２実施例の上記した点以外の構成は図
６に示した第１実施例の構成と同様であり、第２実施例
は、空気ばね装置によりトルク補償カム２１を介して入
力軸にトルクを与える点を除けば、第１実施例と同様に
作動する。なお、第２実施例において、弾性力発生装置
とカムフォロア２２とを有するユニットは、運動変換装
置本体１の側面に取付けボルト２７により固定されてい
る。
【００２２】図８は本発明の第３実施例を示す。この第
３実施例は、図６に示した第１実施例と類似のものであ
るが、ばね部材３３の初期の圧縮力を調整するための初
期圧縮力調整機構３９を設けた点で、第１実施例と異な
っている。この初期圧縮力調整機構３９は、スライドガ
イド３５の内周面に軸線方向の所定距離に亘って雌ねじ
３５ａを形成し、またばね受け３６の外周面にこの雌ね
じに係合する雄ねじ３６ｂを形成して、ばね受け３６の
軸線方向位置を調節することによりばね３３の初期圧縮
力を調整する構成になっている。
３実施例は、図６に示した第１実施例と類似のものであ
るが、ばね部材３３の初期の圧縮力を調整するための初
期圧縮力調整機構３９を設けた点で、第１実施例と異な
っている。この初期圧縮力調整機構３９は、スライドガ
イド３５の内周面に軸線方向の所定距離に亘って雌ねじ
３５ａを形成し、またばね受け３６の外周面にこの雌ね
じに係合する雄ねじ３６ｂを形成して、ばね受け３６の
軸線方向位置を調節することによりばね３３の初期圧縮
力を調整する構成になっている。
【００２３】図９は、図６に示した第１実施例の運動変
換装置の運動変換装置本体１として採用することができ
るインデキシングドライブ２０１を示している。このイ
ンデキシングドライブ２０１は、従来の構成と同様に、
ハウジング２２０内に外部駆動装置から伝達される回転
駆動力を伝える入力軸２０４と、入力軸２０４に設けた
割出用カム２０６と、出力軸２０８に嵌着され、割出用
カム２０６にころがり接触するカムフォロア２２７を有
するターレット２０７とを具備する。なお、このインデ
キシングドライブ２０１に代えて、公知のパラレルカム
式インデックス等を使用することも、もちろん可能であ
る。図９の運動変換装置には、第１実施例と同様の、ト
ルク補償カム２０１、カムフォロア２０２及び弾性力発
生装置を有するトルク補償装置２００が設けられてい
る。
換装置の運動変換装置本体１として採用することができ
るインデキシングドライブ２０１を示している。このイ
ンデキシングドライブ２０１は、従来の構成と同様に、
ハウジング２２０内に外部駆動装置から伝達される回転
駆動力を伝える入力軸２０４と、入力軸２０４に設けた
割出用カム２０６と、出力軸２０８に嵌着され、割出用
カム２０６にころがり接触するカムフォロア２２７を有
するターレット２０７とを具備する。なお、このインデ
キシングドライブ２０１に代えて、公知のパラレルカム
式インデックス等を使用することも、もちろん可能であ
る。図９の運動変換装置には、第１実施例と同様の、ト
ルク補償カム２０１、カムフォロア２０２及び弾性力発
生装置を有するトルク補償装置２００が設けられてい
る。
【００２４】図１０は、本発明の第４実施例の部分断面
正面図である。この第４実施例においては、トルク補償
装置４０が、カムフォロワ４２とトルク補償カム４１と
を包囲し運動変換装置本体１の側面にボルト４７により
固定されたハウジング４８を有する。また、ばね受け４
６と共働してトルク補償装置４０における弾性力発生装
置のハウジングを構成するスライドガイド４５が、ボル
ト４６ａによりハウジング４８に一体に固定されてい
る。従って、カムフォロワ４２、トルク補償カム４１及
び弾性力発生装置の構成要素は、一体となった上記両ハ
ウジング内に収納されている。また、第４実施例では、
弾性力発生装置が、図６に示した第１実施例と同様の、
ばね部材４３を備えた形式のものになっている。図１１
は、本発明の第５実施例の部分断面正面図である。この
第５実施例は、図１０に示した第４実施例に類似のもの
であり、第４実施例におけるばね部材を使用した弾性力
発生装置を、図７に示した第２実施例における空気ばね
装置を使用した弾性力発生装置に変更したものである。
即ち、第５実施例においては、トルク補償装置５０が、
カムフォロワ５２とトルク補償カム５１とを包囲し運動
変換装置本体１の側面にボルト５７により固定されたハ
ウジング５８を有する。また、トルク補償装置５０にお
ける弾性力発生装置のハウジングを構成するシリンダ５
６が、ボルト５６ａによりハウジング５８に一体に固定
されている。上記第４実施例及び第５実施例は、上記し
たハウジングを備えることにより、トルク補償装置４
０、５０の内部の要素を外部から保護し、また潤滑剤と
してのグリース等をこのハウジング内に保持することが
できる点において好ましい。
正面図である。この第４実施例においては、トルク補償
装置４０が、カムフォロワ４２とトルク補償カム４１と
を包囲し運動変換装置本体１の側面にボルト４７により
固定されたハウジング４８を有する。また、ばね受け４
６と共働してトルク補償装置４０における弾性力発生装
置のハウジングを構成するスライドガイド４５が、ボル
ト４６ａによりハウジング４８に一体に固定されてい
る。従って、カムフォロワ４２、トルク補償カム４１及
び弾性力発生装置の構成要素は、一体となった上記両ハ
ウジング内に収納されている。また、第４実施例では、
弾性力発生装置が、図６に示した第１実施例と同様の、
ばね部材４３を備えた形式のものになっている。図１１
は、本発明の第５実施例の部分断面正面図である。この
第５実施例は、図１０に示した第４実施例に類似のもの
であり、第４実施例におけるばね部材を使用した弾性力
発生装置を、図７に示した第２実施例における空気ばね
装置を使用した弾性力発生装置に変更したものである。
即ち、第５実施例においては、トルク補償装置５０が、
カムフォロワ５２とトルク補償カム５１とを包囲し運動
変換装置本体１の側面にボルト５７により固定されたハ
ウジング５８を有する。また、トルク補償装置５０にお
ける弾性力発生装置のハウジングを構成するシリンダ５
６が、ボルト５６ａによりハウジング５８に一体に固定
されている。上記第４実施例及び第５実施例は、上記し
たハウジングを備えることにより、トルク補償装置４
０、５０の内部の要素を外部から保護し、また潤滑剤と
してのグリース等をこのハウジング内に保持することが
できる点において好ましい。
【００２５】図１２は、図６に示した第１実施例と同様
のトルク補償装置６０を運動変換装置本体６０１内に一
体に組み込んだ形式の運動変換装置として構成した本発
明の第６実施例を示す断面図である。この第６実施例に
おいては、トルク補償装置６０のトルク補償カム６１
を、入力軸６０４の、運動変換装置本体６０１のハウジ
ング６２０内に収納されている部分に嵌着している。ま
た、トルク補償装置６０における弾性力発生装置とカム
フォロワ６２からなるユニットの一部をハウジング６２
０内に挿入してカムフォロワ６２をトルク補償カム６１
に係合させている。上記ユニットは、スライドガイド６
５のフランジ部を運動変換装置本体６０１のハウジング
６２０にボルト止めすることにより、ハウジング６２０
に一体に固定されている。上記弾性力発生装置は、図６
に示した第１実施例と同様の、ばね部材６３を備えた形
式のものになっている。なお、図６において、符号６０
６，６０７，６０８及び６２７は、それぞれ割出用カ
ム、ターレット、出力軸及びカムフォロワを示してい
る。図１３は本発明の第７実施例を示す断面図である。
この第７実施例は、図１２に示した第６実施例に類似の
ものであり、第６実施例におけるばね部材を使用した弾
性力発生装置を、図７に示した第２実施例における空気
ばね装置を使用した弾性力発生装置に変更したものであ
る。即ち、第７実施例においては、トルク補償装置７０
のトルク補償カム７１を、入力軸７０４の、運動変換装
置本体７０１のハウジング７２０内に収納されている部
分に嵌着している。また、トルク補償装置７０における
弾性力発生装置とカムフォロワ７２からなるユニットの
一部をハウジング７２０内に挿入してカムフォロワ７２
をトルク補償カム７１に係合させている。上記ユニット
は、弾性力発生装置のハウジングを構成するシリンダ７
６に設けたフランジ部を運動変換装置本体７０１のハウ
ジング７２０にボルト止めすることにより、ハウジング
７２０に一体に固定されている。
のトルク補償装置６０を運動変換装置本体６０１内に一
体に組み込んだ形式の運動変換装置として構成した本発
明の第６実施例を示す断面図である。この第６実施例に
おいては、トルク補償装置６０のトルク補償カム６１
を、入力軸６０４の、運動変換装置本体６０１のハウジ
ング６２０内に収納されている部分に嵌着している。ま
た、トルク補償装置６０における弾性力発生装置とカム
フォロワ６２からなるユニットの一部をハウジング６２
０内に挿入してカムフォロワ６２をトルク補償カム６１
に係合させている。上記ユニットは、スライドガイド６
５のフランジ部を運動変換装置本体６０１のハウジング
６２０にボルト止めすることにより、ハウジング６２０
に一体に固定されている。上記弾性力発生装置は、図６
に示した第１実施例と同様の、ばね部材６３を備えた形
式のものになっている。なお、図６において、符号６０
６，６０７，６０８及び６２７は、それぞれ割出用カ
ム、ターレット、出力軸及びカムフォロワを示してい
る。図１３は本発明の第７実施例を示す断面図である。
この第７実施例は、図１２に示した第６実施例に類似の
ものであり、第６実施例におけるばね部材を使用した弾
性力発生装置を、図７に示した第２実施例における空気
ばね装置を使用した弾性力発生装置に変更したものであ
る。即ち、第７実施例においては、トルク補償装置７０
のトルク補償カム７１を、入力軸７０４の、運動変換装
置本体７０１のハウジング７２０内に収納されている部
分に嵌着している。また、トルク補償装置７０における
弾性力発生装置とカムフォロワ７２からなるユニットの
一部をハウジング７２０内に挿入してカムフォロワ７２
をトルク補償カム７１に係合させている。上記ユニット
は、弾性力発生装置のハウジングを構成するシリンダ７
６に設けたフランジ部を運動変換装置本体７０１のハウ
ジング７２０にボルト止めすることにより、ハウジング
７２０に一体に固定されている。
【００２６】図１４は本発明の第８実施例を示す正面部
分断面図である。この第８実施例においては、トルク補
償装置８０は、軸受８３２を介してハウジング８３３に
支持された回転軸８３１を有する。トルク補償カム８１
はその回転軸８３１に設けられていて、ハウジング８３
３内に収納されている。回転軸８３１は、カップリング
８００を介して、運動変換装置本体１から延びる入力軸
４に連結されている。トルク補償装置８０の弾性力発生
装置は、図６に示した第１実施例と同様のばね部材８３
を使用した弾性力発生装置であり、その弾性力発生装置
のハウジング即ちスライドガイド８５がボルトにより上
記ハウジング８３３に一体に固定され、カムフォロワ８
２がトルク補償カム８１に係合している。図１５は本発
明の第９実施例の正面部分断面図である。この第９実施
例は、図１４に示した第８実施例に類似のものであり、
第８実施例におけるばね部材を使用した弾性力発生装置
を、図７に示した第２実施例における空気ばね装置を使
用した弾性力発生装置に変更したものである。即ち、第
９実施例においては、トルク補償装置９０は、軸受９３
２を介してハウジング９３３に支持された回転軸９３１
を有する。トルク補償カム９１はその回転軸９３１に設
けられていて、ハウジング９３３内に収納されている。
回転軸９３１は、カップリング９００を介して、運動変
換装置本体１から延びる入力軸４に連結されている。ト
ルク補償装置９０の弾性力発生装置のハウジング即ちシ
リンダ９６はボルトにより上記ハウジング９３３に一体
に固定され、カムフォロワ９２がトルク補償カム９１に
係合している。上記した第８実施例及び第９実施例によ
れば、トルク補償装置を運動変換装置本体１とは別のユ
ニットとして製造して、それを運動変換装置本体１から
延びる入力軸４に連結することができる。
分断面図である。この第８実施例においては、トルク補
償装置８０は、軸受８３２を介してハウジング８３３に
支持された回転軸８３１を有する。トルク補償カム８１
はその回転軸８３１に設けられていて、ハウジング８３
３内に収納されている。回転軸８３１は、カップリング
８００を介して、運動変換装置本体１から延びる入力軸
４に連結されている。トルク補償装置８０の弾性力発生
装置は、図６に示した第１実施例と同様のばね部材８３
を使用した弾性力発生装置であり、その弾性力発生装置
のハウジング即ちスライドガイド８５がボルトにより上
記ハウジング８３３に一体に固定され、カムフォロワ８
２がトルク補償カム８１に係合している。図１５は本発
明の第９実施例の正面部分断面図である。この第９実施
例は、図１４に示した第８実施例に類似のものであり、
第８実施例におけるばね部材を使用した弾性力発生装置
を、図７に示した第２実施例における空気ばね装置を使
用した弾性力発生装置に変更したものである。即ち、第
９実施例においては、トルク補償装置９０は、軸受９３
２を介してハウジング９３３に支持された回転軸９３１
を有する。トルク補償カム９１はその回転軸９３１に設
けられていて、ハウジング９３３内に収納されている。
回転軸９３１は、カップリング９００を介して、運動変
換装置本体１から延びる入力軸４に連結されている。ト
ルク補償装置９０の弾性力発生装置のハウジング即ちシ
リンダ９６はボルトにより上記ハウジング９３３に一体
に固定され、カムフォロワ９２がトルク補償カム９１に
係合している。上記した第８実施例及び第９実施例によ
れば、トルク補償装置を運動変換装置本体１とは別のユ
ニットとして製造して、それを運動変換装置本体１から
延びる入力軸４に連結することができる。
【００２７】図１６、図１７は本発明の第１０及び第１
１実施例の正面部分断面図である。これら実施例は、そ
れぞれ図１４及び図１５に示した第８及び第９実施例に
おけるカップリング８００，９００を使用した軸の連結
を、ベルト及びプーリを使用した連結に変更したもので
ある。即ち、図１６の第１０実施例においては、運動変
換装置本体１から延びる入力軸４と、トルク補償装置の
回転軸１０３１とをベルト１０００及びプーリー１００
１、１００２を介して連結している。また、図１７の第
１１実施例においては、運動変換装置本体１から延びる
入力軸４と、トルク補償装置の回転軸１１３１とをベル
ト１１００及びプーリー１１０１、１１０２を介して連
結している。
１実施例の正面部分断面図である。これら実施例は、そ
れぞれ図１４及び図１５に示した第８及び第９実施例に
おけるカップリング８００，９００を使用した軸の連結
を、ベルト及びプーリを使用した連結に変更したもので
ある。即ち、図１６の第１０実施例においては、運動変
換装置本体１から延びる入力軸４と、トルク補償装置の
回転軸１０３１とをベルト１０００及びプーリー１００
１、１００２を介して連結している。また、図１７の第
１１実施例においては、運動変換装置本体１から延びる
入力軸４と、トルク補償装置の回転軸１１３１とをベル
ト１１００及びプーリー１１０１、１１０２を介して連
結している。
【図１】入力軸の連続的回転運動をカムとターレットを
使用して出力軸の間欠回転運動に変換する間欠駆動装置
として構成されていてトルク補償装置を有する運動変換
装置を概略的に示し、かつその運動変換装置の作動時に
生じるトルクとそのトルクを補償する原理を概略的に示
す模式図。
使用して出力軸の間欠回転運動に変換する間欠駆動装置
として構成されていてトルク補償装置を有する運動変換
装置を概略的に示し、かつその運動変換装置の作動時に
生じるトルクとそのトルクを補償する原理を概略的に示
す模式図。
【図２】図１の運動変換装置の作動時に入力軸に作用す
る慣性負荷によるトルク、摩擦負荷によるトルク、それ
らを組み合わせたトルク、トルク補償装置より生じるト
ルク及びトルク補償装置により補償されずに残るトルク
を示す図。
る慣性負荷によるトルク、摩擦負荷によるトルク、それ
らを組み合わせたトルク、トルク補償装置より生じるト
ルク及びトルク補償装置により補償されずに残るトルク
を示す図。
【図３】上記運動変換装置の作動時に出力軸に作用する
摩擦負荷により入力軸に作用するの変動トルク、その変
動トルクの平均値、及び変動トルクからその変動トルク
の平均値を差し引いた変動分のトルクを示す図。
摩擦負荷により入力軸に作用するの変動トルク、その変
動トルクの平均値、及び変動トルクからその変動トルク
の平均値を差し引いた変動分のトルクを示す図。
【図４】上記運動変換装置の作動時に入力軸に作用する
摩擦負荷により入力軸に作用するの変動トルク、その変
動トルクの平均値、及び変動トルクからその変動トルク
の平均値を差し引いた変動分のトルクを示す図。
摩擦負荷により入力軸に作用するの変動トルク、その変
動トルクの平均値、及び変動トルクからその変動トルク
の平均値を差し引いた変動分のトルクを示す図。
【図５】本発明の原理に基いて得られるトルク補償カム
の形状の一例を、従来技術における技術トルク補償カム
の形状と対比して示す図。
の形状の一例を、従来技術における技術トルク補償カム
の形状と対比して示す図。
【図６】本発明の第１実施例の運動変換装置及び作動形
態を示す図。
態を示す図。
【図７】本発明の第２実施例の運動変換装置を示す、図
６と同様の図。
６と同様の図。
【図８】本発明の第３実施例の運動変換装置を示す部分
断面側面図。
断面側面図。
【図９】上記第１実施例の運動変換装置の運動変換装置
本体として採用することができるインデキシングドライ
ブを示す断面図。
本体として採用することができるインデキシングドライ
ブを示す断面図。
【図１０】本発明の第４実施例の運動変換装置を示す部
分断面正面図。
分断面正面図。
【図１１】本発明の第５実施例の運動変換装置を示す部
分断面正面図。
分断面正面図。
【図１２】本発明の第６実施例の運動変換装置を示す断
面図。
面図。
【図１３】本発明の第７実施例の運動変換装置を示す断
面図。
面図。
【図１４】本発明の第８実施例の運動変換装置を示す部
分断面正面図。
分断面正面図。
【図１５】本発明の第９実施例の運動変換装置を示す部
分断面正面図。
分断面正面図。
【図１６】本発明の第１０実施例の運動変換装置を示す
部分断面正面図。
部分断面正面図。
【図１７】本発明の第１１実施例の運動変換装置を示す
部分断面正面図。
部分断面正面図。
１ 運動変換装置本体 ２ トルク補償装置 ３ 駆動プーリー ４ 入力軸 ５ 入力軸軸受 ６ 割出用カム ７ ターレット ８ 出力軸 ９ 出力軸軸受 １０ 慣性体 １１ トルク補償カム １２ カムフォロア １３ ばね部材 １４ スライダ １５ スライドガイド １６ ばね受け １７ 取り付けボルト
Claims (7)
- 【請求項１】 伝動カム装置を介して入力軸の連続回転
運動を出力軸の所定形式の運動に変換する運動変換装置
において、入力軸に連結されているカム、カムフォロア
及びカムフォロアをカムに押圧する弾性力発生装置を有
するトルク補償装置を備え、伝動カム装置を介して入力
軸の運動を出力軸の運動に変換する時に入力軸及び出力
軸の少なくとも一方に作用する摩擦負荷により入力軸に
作用する変動トルクからその変動トルクの平均値または
その近似値を差し引いた変動分のトルクと、慣性負荷に
より入力軸に作用する変動トルクとを、前記トルク補償
装置の作動により入力軸に加えられる変動トルクによっ
て相殺する構成にしたことを特徴とする運動変換装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の運動変換装置におい
て、前記運動変換装置が入力軸の連続回転運動を出力軸
の間欠回転運動に変換する間欠駆動装置であり、前記ト
ルク補償装置が次式で定められる変動トルクを入力軸に
加えるようになっていることを特徴とする運動変換装
置。 【数１】Ｍic＋Ｍi −（ｇ1 ＋ｇ2 ）＝０ 【数２】 【数３】 ここで、Ｍfoは出力軸摩擦トルク、Ｍf は入力軸摩擦ト
ルク、ｇ1 、ｇ2 は入力軸、出力軸に作用するそれぞれ
の摩擦トルクの平均値、ｔｃは作動開始からの経過時間
即ちサイクルタイム、θは入力軸回転角度、τは出力軸
回転角度、Ｍiは伝動カム装置の作動により入力軸に作
用する変動トルク、Ｍicはトルク補償装置の作動により
入力軸に作用する変動トルクを示す。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の運動変換装置
において、前記弾性力発生装置が機械要素の圧縮ばねを
有することを特徴とする運動変換装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の運動変換装置におい
て、前記弾性力発生装置が空気の伸縮により弾性力を発
生する空気ばね装置を備えていることを特徴とする運動
変換装置。 - 【請求項５】 請求項３に記載の運動変換装置におい
て、前記弾性力発生装置が圧縮ばねの初期圧縮力調整装
置を有することを特徴とする運動変換装置。 - 【請求項６】 請求項４に記載の運動変換装置におい
て、前記弾性力発生装置が空気ばね装置の初期ばね力の
調整装置を有することを特徴とする運動変換装置。 - 【請求項７】 請求項１から６までのいずれか一項に記
載の運動変換装置において、前記トルク補償装置が前記
カム、カムフォロア及び弾性力発生装置を収納するハウ
ジングを有することを特徴とする運動変換装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07874196A JP3907742B2 (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 運動変換装置 |
| US08/822,880 US6009773A (en) | 1996-04-01 | 1997-03-24 | Motion conversion apparatus |
| DE69706595T DE69706595T2 (de) | 1996-04-01 | 1997-03-25 | Bewegungsübertragungsvorrichtung mit Drehmomentausgleicher |
| EP97105036A EP0800021B1 (en) | 1996-04-01 | 1997-03-25 | Motion conversion apparatus with torque compensator |
| KR1019970011524A KR100247655B1 (ko) | 1996-04-01 | 1997-03-31 | 운동변환장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07874196A JP3907742B2 (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 運動変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09269041A true JPH09269041A (ja) | 1997-10-14 |
| JP3907742B2 JP3907742B2 (ja) | 2007-04-18 |
Family
ID=13670319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07874196A Expired - Lifetime JP3907742B2 (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 運動変換装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6009773A (ja) |
| EP (1) | EP0800021B1 (ja) |
| JP (1) | JP3907742B2 (ja) |
| KR (1) | KR100247655B1 (ja) |
| DE (1) | DE69706595T2 (ja) |
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| DE69706595T2 (de) | 2002-07-11 |
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