KR102407632B1

KR102407632B1 - 롤러 기어 캠 기구

Info

Publication number: KR102407632B1
Application number: KR1020160131207A
Authority: KR
Inventors: 가즈히사 가츠마타; 나오유키 다카하시; 모토오 다카무라
Original assignee: 가부시끼가이샤 산쿄 세이사쿠쇼
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2022-06-10
Also published as: JP2017089663A; KR20170051251A; CN106641178B; JP6608674B2; TW201725334A; TWI704306B; CN106641178A

Abstract

[과제] 백래시가 없고, 고강성, 고전달 효율임과 함께, 고속 회전이 가능한 롤러 기어 캠 기구를 제공한다.
[해결 수단] 캠(102)과 회전 부재(107)를 구비하는 롤러 기어 캠 기구(101)에 있어서, 회전 부재(107)의 외주 방향을 따라 배치된 복수의 베어링(109) 중 이웃하는 2개의 베어링으로 이루어지는 베어링 쌍이, 캠 리브(104)를 사이에 끼워넣도록 캠 리브(104)에 구름 접촉하고, 캠(102)이 일 방향으로 회전함으로써 입력 토크를 회전 부재(107)에 전달하는 경우, 혹은, 회전 부재(107)가 일 방향으로 회전함으로써 입력 토크를 캠(102)에 전달하는 경우에 있어서, 베어링 쌍이 캠 리브(104)에 구름 접촉하고 있는 동안은, 베어링 쌍의 각 베어링이, 회전 부재(107)에 대하여 각각 반대의 일 방향으로 회전하도록, 캠 리브(104)에 대하여 구름 접촉하고 있다.

Description

롤러 기어 캠 기구{A ROLLER GEAR CAM MECHANISM}

본 발명은, 백래시가 없고, 고강성, 고전달 효율임과 함께, 고속 회전이 가능한 롤러 기어 캠 기구에 관한 것이다.

롤러 기어 캠 기구는, 북형 캠(concave globoidal cam, roller gear cam)을 대표로 하는, 스크루 형상의 캠 리브를 가지는 캠을 일방의 축으로 하고, 그것에 직교 배치된 타방의 축으로서의 회전 부재의 외주 방향을 따라 배치된 복수의 베어링과의 맞물림에 의해, 캠과 회전 부재 중 어느 하나의 축을 입력축으로 하여 동력을 전달하는 기구이다. 캠 리브는 테이퍼 형상을 하고 있고, 입력축과 출력축의 축간 거리를 조작함으로써 베어링과 캠 리브의 접촉부에 쐐기(wedge) 효과에 의한 예압이 발생하고, 입출력간에서의 백래시를 없앨 수 있다. 또한 입력축의 토크가 베어링의 구름 접촉에 의해 출력축으로 전달되기 때문에, 백래시가 없는 상태에서 원활하게 회전할 수 있어, 접촉부의 마찰 손실이 억제된 고효율인 토크 전달이 행해진다.

특허 문헌 1에는, 캠에 상당하는 웜(worm)과, 회전 부재에 상당하는 롤러 기어로 이루어지는 롤러 기어식 감속 장치가 개시되어 있다. 웜은 2줄의 리브를 가지고, 일방의 리브는 그 양측면에 릴리프 가공이 실시되고, 롤러 기어의 서로 인접하는 2개의 베어링에 상당하는 롤러 팔로워가, 타방의 리브의 양측면에 접촉하여 양측으로부터 끼우는 상태가 되지만, 일방의 리브에는 접촉되지 않고, 또한, 리브의 두께가 웜의 어느 위치에 있어서도 동일하다.

일본 공개특허 특개2000-158293호 공보

종래의 롤러 기어 캠 기구에서는, 입력축과 출력축의 축간 거리를 조작하여 베어링과 캠 리브의 접촉부에 예압을 부여하는 기구 상, 캠 중앙 부근을 경계로 하여, 베어링은, 구름 접촉하는 캠 리브면을 일방으로부터 타방으로 변경하고, 이에 따라, 베어링은, 회전 부재에 대한 회전 방향을 반전한다. 이 때문에, 종래의 롤러 기어 캠 기구에서는, 캠 중앙 부근에서 베어링과 캠 리브를 비접촉으로 하는 구간을 설치하고, 베어링의 타성(惰性) 회전을 한번 정지시킨 후에, 베어링이 구름 접촉하는 캠 리브면을 일방으로부터 타방으로 변경하도록 하여, 베어링의 회전 부재에 대한 회전 방향을 반전시키도록 할 필요가 있다. 그러나, 캠을 고속으로 회전시키면, 캠 중심 부근에 위치하는 베어링은 캠 리브와 비접촉이 되지만, 베어링과 리브의 비접촉 구간을 통과하는 동안에 베어링의 타성 회전이 수습되지 않을 우려가 있다. 그렇다면, 타성 회전을 수반하는 베어링이 다시 캠 리브에 접촉하는 경우에는, 베어링의 타성 회전 방향에 대하여 캠 리브가 역방향으로 구동력을 부여하기 때문에, 미끄럼 마찰이 발생하여, 베어링이나 캠 리브의 접촉면에 마모나 갉힘 등의 손상을 일으키는 경우가 있고, 이것은 캠을 고속 회전시킬수록 현저해진다. 이 때문에, 이러한 롤러 기어 캠 기구는, 캠에 의해 고속 회전이 저해된다는 문제가 있다.

특허 문헌 1의 롤러 기어식 감속 장치에 있어서는, 캠에 상당하는 웜에 있어서, 각 리브의 두께가 웜의 어느 위치에 있어서도 동일하기 때문에, 베어링에 상당하는 롤러 팔로워가 웜에 대하여 진입해 올 때에, 롤러 팔로워가 리브의 단부에 충돌하여, 롤러 팔로워나 리브의 접촉면에 마모나 손상을 일으킨다는 문제가 있다. 또한, 롤러 팔로워가 웜에 대하여 진입하면, 웜의 어느 회전 각도 위치에 있어서도 리브는 항상 동일한 가압을 롤러 팔로워에 부여하도록 접촉해야 하는 점으로부터, 원활하게 롤러 팔로워와 리브의 접촉을 시동할 수 없고, 그리고, 롤러 팔로워와 리브가 접촉하고 있는 동안, 미끄럼 마찰이 발생하여, 롤러 팔로워나 리브의 접촉면에 마모나 손상을 일으킨다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하여, 백래시가 없고, 고강성, 고전달성을 가지며, 고속 회전을 가능하게 하는 롤러 기어 캠 기구를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 상기 목적은, 스크루 형상의 캠 리브를 가지고, 캠 축선을 중심으로 하여 회전 가능한 캠과, 캠 축선에 직교하는 회전 부재 축선을 중심으로 하여 회전 가능한 회전 부재이며, 회전 부재의 외주 방향을 따라 배치된 복수의 베어링의 각각이 캠 리브에 대하여 구름 접촉하는 것이 가능한, 회전 부재를 구비하는 롤러 기어 캠 기구로서, 복수의 베어링 중 이웃하는 2개의 베어링으로 이루어지는 제 1 베어링 쌍이, 캠 리브를 사이에 끼워넣도록 캠 리브에 구름 접촉하고, 캠이 캠 축선을 중심으로 하여 일 방향으로 회전함으로써 캠의 입력 토크를 회전 부재에 전달하는 경우, 혹은, 회전 부재가 회전 부재 축선을 중심으로 하여 일 방향으로 회전함으로써 회전 부재의 입력 토크를 캠에 전달하는 경우에 있어서, 제 1 베어링 쌍이 캠 리브에 구름 접촉하고 있는 동안은, 제 1 베어링 쌍의 각 베어링이, 회전 부재에 대하여 각각 반대인 일 방향으로 회전하도록, 캠 리브에 대하여 구름 접촉하고 있는 롤러 기어 캠 기구에 의해 달성된다.

또한, 상기 목적의 다른 하나는, 캠 리브는, 제 1 단부, 중앙부, 제 2 단부를 가지고, 캠 리브의 두께가, 제 1 단부로부터 중앙부를 향해 어느 범위까지 증가하는 롤러 기어 캠 기구에 의해 달성된다.

또한, 상기 목적의 다른 하나는, 캠 리브의 두께가, 제 2 단부로부터 중앙부를 향해 어느 범위까지 증가하는 롤러 기어 캠 기구에 의해 달성된다.

또한, 상기 목적의 다른 하나는, 복수의 베어링 중 이웃하는 2개의 베어링으로 이루어지는 제 2 베어링 쌍이, 캠 리브를 사이에 끼워넣도록 캠 리브에 구름 접촉하고 있는 롤러 기어 캠 기구에 의해 달성된다.

또한, 상기 목적의 다른 하나는, 캠이, 캠 리브의 사이에 설치된 캠 홈에, 캠이 캠 축선을 중심으로 하여 회전하고 있는 경우에, 복수의 베어링에 접촉하지 않는 돌기부를 가지는 롤러 기어 캠 기구에 의해 달성된다.

또한, 상기 목적의 다른 하나는, 돌기부에, 홈이 설치되어 있는 롤러 기어 캠 기구에 의해 달성된다.

또한, 상기 목적의 다른 하나는, 복수의 베어링의 각각이, 롤러 팔로워 또는 캠 팔로워인 롤러 기어 캠 기구에 의해 달성된다.

또한, 상기 목적의 다른 하나는, 복수의 베어링의 각각이, 구름 접촉의 베어링 또는 미끄럼 접촉의 베어링인 롤러 기어 캠 기구에 의해 달성된다.

본 발명과 같이, 베어링 쌍이 캠 리브를 사이에 끼워넣도록 캠 리브에 구름 접촉함으로써, 종래의 롤러 기어 캠 기구와 같이, 캠 중앙 부근에서 베어링과 캠 리브를 비접촉으로 하는 구간을 설치하고, 베어링의 타성 회전을 한번 정지시킬 필요가 없는 점으로부터, 종래와 같은 원인에 의한 베어링 및 캠 리브의 서로에 대한 접촉면의 마모나 손상을 일으키는 일 없이, 고속 회전이 가능한 롤러 기어 캠 기구가 실현된다는 효과를 나타낸다.

또한, 본 발명과 같이, 캠 리브의 두께를 그 단부로부터 중앙부를 향해 어느 범위까지 증가시키도록 함으로써, 캠의 회전에 따라 베어링과 캠 리브의 사이의 간극은 서서히 좁아져 원활하게 베어링과 캠 리브의 구름 접촉을 시동시킬 수 있어, 베어링 및 캠 리브의 서로에 대한 접촉면의 마모나 손상이 억제되고, 또한 원활한 회전이 얻어진다는 효과를 나타낸다. 본 발명과 같이, 2개의 베어링 쌍이 캠 리브를 사이에 끼워넣도록 캠 리브에 구름 접촉함으로써, 항상 어느 베어링 쌍이 캠 리브를 사이에 끼워넣게 되고, 캠의 회전 각도 위치나 회전 부재의 회전 각도 위치에 관계 없이 백래시가 없다는 효과를 나타낸다.

또한, 본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은, 첨부 도면에 관한 이하의 본 발명의 실시예의 기재로부터 명백해질 것이다.

도 1은, 본 발명의 롤러 기어 캠 기구의 정면에서 본 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 롤러 기어 캠 기구의 측면에서 본 개략도이다.
도 3은, 본 발명의 롤러 기어 캠 기구에 있어서의 캠 리브와 베어링의 접촉 상태를 나타내는 정면에서 본 확대 개략도이다.
도 4는, 본 발명의 롤러 기어 캠 기구에 있어서의 캠 리브와 베어링의 접촉 상태를 나타내는 상면에서 본 확대 개략도이다.
도 5는, 본 발명의 롤러 기어 캠 기구에 있어서의 캠 리브와 베어링의 접촉 상태를 나타내는 전개도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 롤러 기어 캠 기구의 정면에서 본 개략도이다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 롤러 기어 캠 기구의 일부 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 롤러 기어 캠 기구에 있어서의 캠 리브와 베어링의 접촉 상태를 나타내는 정면에서 본 확대 개략도이다.
도 9는, 본 발명의 추가의 또 다른 롤러 기어 캠 기구의 정면에서 본 개략도이다.
도 10은, 본 발명의 추가의 또 다른 롤러 기어 캠 기구의 측면에서 본 개략도이다.
도 11은, 본 발명의 롤러 기어 캠 기구의 캠을, 원통형 캠(cylindrical cam, barrel cam)으로 한 경우의 정면에서 본 개략도이다.
도 12는, 본 발명의 롤러 기어 캠 기구의 캠을, 글로보이드 캠(globoidal cam)으로 한 경우의 정면에서 본 개략도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1~12을 참조하여, 본 발명의 롤러 기어 캠 기구의 실시예를 설명한다. 도 1, 2에, 각각 롤러 기어 캠 기구(101)의 정면에서 본 개략도 및 측면에서 본 개략도를 나타낸다. 롤러 기어 캠 기구(101)는, 스크루 형상의 캠 리브(104)를 가지는 캠 축선(103)을 중심으로 하여 회전 가능한 캠(102)과, 캠 축선(103)에 직교하는 회전 부재 축선(108)을 중심으로 하여 회전 가능한 회전 부재(107)로서, 회전 부재(107)의 외주 방향을 따라 배치된 복수의 베어링(109(109a, 109b, …))의 각각이 캠 리브(104)에 대하여 구름 접촉하는 것이 가능한 회전 부재(107)를 구비한다. 캠 축선(103), 회전 부재 축선(108)은, 어느 일방이 입력축, 타방이 출력축이 되고, 그 관계는 서로 반대가 되어도 된다. 복수의 베어링(109)의 각각은, 축 부재, 축 부재의 외주면을 따라 회전 가능한 외륜부 등을 구비하고, 축 부재를 회전 부재(107)에 감합하는 등에 의해 회전 부재(107)의 외주 방향을 따라 배치된다. 복수의 베어링(109)의 각각과 캠 리브(104)의 사이를 구름 접촉으로 함으로써, 캠(102), 또는 회전 부재(107)로부터 입력되는 토크의, 출력축측으로의 전달 효율을 향상시킬 수 있음과 함께, 롤러 기어 캠 기구(101)의 수명을 길게 할 수 있다. 또한, 복수의 베어링(109)의 각각과 캠 리브(104)의 사이는 선 접촉이기 때문에, 회전 부재(107)의 회전 방향의 외력에 대하여 높은 강성을 가진다.

복수의 베어링(109) 중 이웃하는 2개의 베어링(109a, 109b), 또는, 이웃하는 2개의 베어링(109c, 109d)으로 이루어지는 베어링 쌍이, 캠 리브(104)를 사이에 끼워넣도록 캠 리브(104)에 접촉하고 있다. 즉, 제 1 베어링(109a), 제 2 베어링(109b)으로 이루어지는 제 1 베어링 쌍이, 일련의 캠 리브(104) 중 일부분(104a)을 사이에 끼워넣도록 그 일부분(104a)에 접촉하고, 또는, 제 3 베어링(109c), 제 4 베어링(109d)으로 이루어지는 제 2 베어링 쌍이, 일련의 캠 리브(104) 중 일부분(104b)을 사이에 끼워넣도록 그 일부분(104b)에 접촉하고 있다. 그리고, 캠(102)이 입력측이 되는 경우에는, 캠 축선(103)을 중심으로 하여 화살표와 같이 일 방향으로 회전함으로써, 캠(102)의 입력 토크를 회전 부재(107)에 전달하고, 회전 부재 축선(108)을 중심으로 하여 회전 부재(107)가 화살표와 같이 회전한다. 회전 부재(107)가 입력측이 되는 경우에는, 회전 부재 축선(108)을 중심으로 하여 화살표와 같이 일 방향으로 회전함으로써, 회전 부재(107)의 입력 토크를 캠(102)에 전달하고, 캠 축선(103)을 중심으로 하여 캠(102)이 화살표와 같이 회전한다. 이들 경우에 있어서, 제 1 베어링(109a), 제 2 베어링(109b)으로 이루어지는 제 1 베어링 쌍이, 캠 리브(104)에 접촉하고 있는 동안은, 제 1 베어링(109a), 제 2 베어링(109b)은, 화살표로 나타내는 바와 같이 회전 부재(107)에 대하여 각각 반대 방향으로 회전하여, 캠 리브(104)에 대하여 구름 접촉한다. 또한, 제 3 베어링(109c), 제 4 베어링(109d)으로 이루어지는 제 2 베어링 쌍이, 캠 리브(104)에 접촉하고 있는 동안은, 제 3 베어링(109c), 제 4 베어링(109d)은, 화살표로 나타내는 바와 같이 회전 부재(107)에 대하여 각각 반대 방향으로 회전하여, 캠 리브(104)에 대하여 구름 접촉하고 있다.

도 3, 4를 이용하여, 보다 상세하게 설명한다. 도 3에, 롤러 기어 캠 기구(101)의 하나의 타이밍에 있어서의, 캠 리브(104)와 회전 부재(107)의 외주 방향을 따라 배치된 각 베어링(109a~109e)의 접촉 상태를 나타내는 정면에서 본 확대 개략도를 나타내고, 도 4에, 롤러 기어 캠 기구(101)의 도 3과 동일한 타이밍에 있어서의, 캠 리브(104)와 각 베어링(109a~109e)의 접촉 상태를 나타내는 상면에서 본 확대 개략도를 나타낸다. 복수의 베어링(109) 중 이웃하는 제 1 베어링(109a), 제 2 베어링(109b)으로 이루어지는 제 1 베어링 쌍은, 일련의 캠 리브(104) 중 일부분인 제 1 캠 리브(104a)를 사이에 끼워넣고, 제 1 베어링(109a), 제 2 베어링(109b)은, 제 1 캠 리브(104a)의 제 1 캠 리브면(105), 제 2 캠 리브면(106)에 각각 접촉한다. 또한, 복수의 베어링(109) 중 이웃하는 제 3 베어링(109c), 제 4 베어링(109d)으로 이루어지는 제 2 베어링 쌍은, 일련의 캠 리브(104) 중 일부분인 제 2 캠 리브(104b)를 사이에 끼워넣고, 제 3 베어링(109c), 제 4 베어링(109d)은, 제 2 캠 리브(104b)의 제 1 캠 리브면(105), 제 2 캠 리브면(106)에 각각 접촉한다. 그리고, 캠(102)이 캠 축선(103)을 중심으로 하여 화살표와 같이 일 방향으로 회전하는 경우에 있어서, 제 1 베어링 쌍이, 제 1 캠 리브(104a), 제 2 캠 리브(104b), 제3 캠 리브(104c)로 이루어지는 일련의 캠 리브(104)에 접촉하고 있는 동안은, 제 1 베어링(109a), 제 2 베어링(109b)은, 각각 회전 부재(107)에 대하여 반대 방향으로 회전하면서(도 4에 있어서는, 제 1 베어링(109a)은 시계 방향으로, 제 2 베어링(109b)은 반시계 방향으로 회전하고 있음), 캠 리브(104)에 대하여 구름 접촉하고 있다. 또한, 제 2 베어링 쌍이, 제 1 캠 리브(104a), 제 2 캠 리브(104b), 제3 캠 리브(104c)로 이루어지는 일련의 캠 리브(104)에 접촉하고 있는 동안도, 제 3 베어링(109c), 제 4 베어링(109d)은, 각각 회전 부재(107)에 대하여 반대 방향으로 회전하면서(도 4에 있어서는, 제 3 베어링(109c)은 시계 방향으로, 제 4 베어링(109d)은 반시계 방향으로 회전하고 있음), 캠 리브(104)에 대하여 구름 접촉하고 있다.

또한, 캠(102)이 캠 축선(103)을 중심으로 하여 화살표와는 반대의 방향으로 회전하는 경우에 있어서, 제 1 베어링 쌍이, 캠 리브(104)에 접촉하고 있는 동안은, 제 1 베어링(109a), 제 2 베어링(109b)은, 각각 회전 부재(107)에 대하여 반대 방향으로 회전하면서(이 경우, 제 1 베어링(109a)은 반시계 방향으로, 제 2 베어링(109b)은 시계 방향으로 회전하고, 도 4와는 역방향의 회전이 됨), 캠 리브(104)에 대하여 구름 접촉하고 있다. 또한, 제 2 베어링 쌍이, 캠 리브(104)에 접촉하고 있는 동안도, 제 3 베어링(109c), 제 4 베어링(109d)은, 각각 회전 부재(107)에 대하여 반대 방향으로 회전하면서(이 경우, 제 3 베어링(109c)은 반시계 방향으로, 제 4 베어링(109d)은 시계 방향으로 회전하고, 도 4와는 역방향의 회전이 됨), 캠 리브(104)에 대하여 구름 접촉하고 있다.

상기와 같은 캠 리브(104)와 복수의 베어링(109)의 접촉 상태는, 캠(102)이 입력측으로서 회전 부재(107)를 회전시키는 경우와, 회전 부재(107)가 입력측으로서 캠(102)을 회전시키는 경우 중 어느 것에 있어서도 동일한 상태가 된다.

이와 같이, 캠(102)이 일 방향으로 회전하고 있는 경우에, 각 베어링(109a~109d)이 캠 리브(104)에 접촉하고 있는 동안에 있어서, 각 베어링(109a~109d)의 회전 부재(107)에 대한 회전을 정지시킬 필요가 없고, 각 베어링(109a~109d)은 회전 부재(107)에 대하여 일 방향으로만 회전하고 있기 때문에, 각 베어링(109a~109d) 및 캠 리브(104)는 서로에 대한 접촉면의 마모나 손상을 일으키는 일 없이, 고속 회전이 가능한 롤러 기어 캠 기구를 실현할 수 있다. 또한, 제 1 베어링 쌍 또는 제 2 베어링 쌍은, 캠 리브(104)를 사이에 끼워넣도록 캠 리브(104)에 접촉하고 있기 때문에, 백래시가 없는 롤러 기어 캠 기구(101)를 실현할 수 있다. 또한, 캠 리브(104)에 대하여 접촉하지 않게 된 제 5 베어링(109e)은, 회전 부재(107)에 대하여 타성에 의해 회전하고 있어도 되고, 회전하지 않고 있어도 된다.

또한, 도 5에, 롤러 기어 캠 기구(101)에 있어서, 제 1 캠 리브(104a), 제 2 캠 리브(104b), 제 3 캠 리브(104c)로 이루어지는 일련의 캠 리브(104)와 각 베어링(109a~109e)의 접촉 상태를 나타내는 상면에서 본 전개도를 나타낸다. 가로축이 캠(102)의 캠 축선(103)의 방향의 위치를 나타내고, 세로축이 캠(102)의 회전 각도를 나타낸다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 캠 리브(104)는, 제 1 단부(A점), 중앙부(B점~E점), 제 2 단부(F점)를 가지고, 캠 리브(104)의 두께가, 제 1 단부(A점)로부터 중앙부(B점~E점)를 향함에 따라 증가하고 있어도 된다. 캠(102)의 회전에 따른 회전 부재(107)의 회전, 혹은, 회전 부재(107) 자신의 회전에 의해, 캠 리브(104)에 진입해 온 제 1 베어링 쌍의 제 1 베어링(109a) 및 제 2 베어링(109b)은, 캠 리브(104)의 제 1 단부(A점)에 있어서는 접촉하지 않는다(비접촉 구간 베어링). 이것은, 제 1 단부(A점)에서의 캠 리브(104)의 두께가 중앙부(B점~E점)의 캠 리브(104)의 두께보다 작기 때문이다. 또한 캠(102)의 회전이 진행되면, A점으로부터 B점을 향함에 따라 캠 리브(104)의 두께가 서서히 커지기 때문에, 제 1 베어링(109a)과 제 1 캠 리브면(105)의 간극, 및, 제 2 베어링(109b)과 제 2 캠 리브면(106)의 간극은 서서히 작아진다(간극 감소 구간 베어링). 또한 캠(102)의 회전이 진행되어 제 1 베어링 쌍이 B점에 도달하면, 제 1 베어링(109a)과 제 1 캠 리브면(105)의 간극, 및, 제 2 베어링(109b)과 제 2 캠 리브면(106)의 간극은 사라져, 이른바 부(負)간극 상태가 된다(완전 부간극 위치 베어링). 그리고, B점~E점에 있어서는, 제 1 베어링 쌍(109a, 109b) 또는 제 2 베어링 쌍(109c, 109d)은, 캠 리브(104)를 사이에 끼워넣도록 캠 리브(104)에 구름 접촉한다(접촉 구간 베어링). 이와 같이, 베어링(109)과 캠 리브(104)의 간극을 서서히 작게 하는 Ａ점에서 B점까지의 간극 감소 구간을 설치함으로써, 원활하게 베어링(109)과 캠 리브(104)의 구름 접촉을 시동시킬 수 있어, 베어링(109) 및 캠 리브(104)의 서로에 대한 접촉면의 마모나 손상이 억제된다. 그리고, 간극 감소 구간, 및, 베어링(109)과 캠 리브(104)의 사이의 부간극 양은, 미끄럼 마찰을 최대한 억제하면서, 최소한의 캠의 회전 각도 범위에서 베어링(109)이 회전 상태로 이행할 수 있도록 결정된다.

또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 캠 리브(104)의 두께가, 제 2 단부(F점)로부터 중앙부(B점~E점)를 향함에 따라 증가하고 있어도 된다. 이와 같이, A점~B점뿐만 아니라, F점~E점에 대해서도 베어링(109)과 캠 리브(104)의 간극을 서서히 작게 하는 간극 감소 구간을 설치함으로써, 캠(102), 혹은, 회전 부재(107)가 어느 방향으로 회전되어 토크를 서로 전달하는 경우에 있어서도, 원활하게 베어링(109)과 캠 리브(104)의 구름 접촉을 시동시킬 수 있어, 베어링(109) 및 캠 리브(104)의 서로에 대한 접촉면의 마모나 손상이 억제된다. 또한, 캠(102)이 일 방향으로밖에 회전하지 않는 경우에는, 그 회전에 맞춰, A점~B점, 혹은, F점~E점 중 어느 일방의 캠 리브(104)의 단부에 있어서, 베어링(109)과 캠 리브(104)의 간극을 서서히 작게 하는 간극 감소 구간을 형성해도 된다.

또한, 제 1 베어링 쌍(109a, 109b) 및 제 2 베어링 쌍(109c, 109d)은 캠 리브(104)를 사이에 끼워넣도록 캠 리브(104)에 접촉하고 있어도 된다. 즉, 도 5에 나타내는 바와 같이, 캠(102)의 회전 각도에 있어서, 제 1 베어링 쌍(109a, 109b)이 B점~C점에 있어서 캠 리브(104)의 제 1 캠 리브면(105), 제 2 캠 리브면(106)에 각각 접촉하고, 또한, 제 2 베어링 쌍(109c, 109d)이 D점에서 F점에 있어서 캠 리브(104)의 제 1 캠 리브면(105), 제 2 캠 리브면(106)에 각각 접촉하도록, 2개의 베어링 쌍이 캠 리브(104)를 사이에 끼워넣는 오버랩 구간이 설치되어 있어도 된다. 이와 같이 오버랩 구간이 설치됨으로써, 제 2 베어링 쌍(109c, 109d)에 의한 캠 리브(104)로의 사이에 끼워넣음이 종료되기 전에, 제 1 베어링 쌍(109a, 109b)에 의한 캠 리브(104)로의 사이에 끼워넣음이 개시되고, 반드시 1개의 베어링 쌍이 캠 리브(104)를 사이에 끼워넣고 있기 때문에, 캠(102) 및 회전 부재(107)의 회전 각도 위치에 의한 백래시가 없는 롤러 기어 캠 기구(101)를 실현할 수 있다.

도 6에 다른 롤러 기어 캠 기구(101)의 정면에서 본 개략도를 나타낸다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 캠(102)은, 스크루 형상의 캠 리브(104)의 사이에 설치된 캠 홈(110)에, 캠(102)이 캠 축선(103)을 중심으로 하여 회전하고 있는 경우에, 복수의 베어링(109)에 접촉하지 않고, 캠 리브(104)와 복수의 베어링(109)의 각각이 간섭하지 않는 위치에 돌기부(111)를 가지고 있어도 된다. 이와 같이 캠(102)이 돌기부(111)를 가짐으로써, 롤러 기어 캠 기구(101)에 있어서, 밸런스 웨이트로서 회전 균형을 향상시킬 수 있다.

도 7, 8에, 각각 또 다른 롤러 기어 캠 기구의 일부 사시도 및 캠 리브와 베어링의 접촉 상태를 나타내는 정면에서 본 확대 개략도를 나타낸다. 도 7, 8에 나타내는 바와 같이, 캠 홈(110)의, 캠 리브(104)와 복수의 베어링(109)의 각각이 간섭하지 않는 위치에 배치된 돌기부(111)에는, 복수의 베어링(109)의 각각에 대하여 윤활유를 공급·유지하는 것을 목적으로, 홈(112) 등과 같은 형상이 설치되어 있어도 된다.

도 9, 10에, 각각 추가의 또 다른 롤러 기어 캠 기구(101)의 정면에서 본 개략도 및 측면에서 본 개략도를 나타낸다. 도 7, 8에 나타낸 롤러 기어 캠 기구(101)와, 도 1, 2에 나타낸 롤러 기어 캠 기구(101)의 차이는, 캠 리브(104)의 스크루 형상의 감김 방향을 반대로 하고 있는 것이다. 이와 같이 스크루 형상의 감김 방향을 반대로 함으로써, 도 1, 2 및 도 7, 8의 캠(102)이 캠 축선(103)을 중심으로 하여 동일한 화살표의 방향으로 회전하고 있는 경우여도, 회전 부재(107)를, 회전 부재 축선(108)을 중심으로 하여 각각 반대 방향으로 회전시킬 수 있다(회전 부재(107)는, 도 1에서는 반시계 방향으로, 도 7에서는 시계 방향으로 각각 회전하고 있다).

복수의 베어링(109)의 각각은, 롤러 팔로워 또는 캠 팔로워여도 된다.

복수의 베어링(109)의 각각은, 축 부재, 축 부재의 외주면을 따라 회전 가능한 외륜부 등을 구비하지만, 축 부재와 외륜부의 사이에 롤러 등을 포함하는 구름 접촉의 베어링이어도 되고, 롤러 등을 포함하지 않는 미끄럼 접촉의 베어링이어도 된다. 또한, 캠 홈(110)의, 캠 리브(104)와 복수의 베어링(109)의 각각이 간섭하지 않는 위치에 배치된 돌기부(111)에, 홈(112) 등의 형상을 설치해 두면, 윤활유가 유지된 홈(112)으로부터 복수의 베어링(109)의 각각에 대하여 윤활유가 공급되어, 외륜부와 캠 리브(104)의 사이의 마찰을 더 억제할 수 있다.

캠(102)은, 도 1~10과 같은 북형 캠으로만 한정되지 않고, 예를 들면 도 11에 나타내는 원통형 캠(cylindrical cam, barrel cam)(113)이나, 도 12에 나타내는 글로보이드 캠(globoidal cam)(114) 등, 스크루 형상의 캠 리브를 가지는 것 외의 캠이어도 된다. 또한, 원통형 캠, 글로보이드 캠이어도, 동작은 상기와 동일하다.

캠(102)과 회전 부재(107)의 위치 관계는, 캠(102, 113, 114)의 형상에 따라, 회전 부재(107)와 외접할 뿐만 아니라, 내접해 있어도 된다.

상기 기재는 특정의 실시예에 대해 이뤄졌지만, 본 발명은 그것에 한정되지 않고, 본 발명의 원리와 첨부의 특허 청구범위의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정을 할 수 있는 것은 당업자에게 명백하다.

101 롤러 기어 캠 기구
102 캠
103 캠 축선
104 캠 리브
104a 제 1 캠 리브
104b 제 2 캠 리브
104c 제 3 캠 리브
105 제 1 캠 리브면
106 제 2 캠 리브면
107 회전 부재
108 회전 부재 축선
109 베어링
109a 제 1 베어링
109b 제 2 베어링
109c 제 3 베어링
109d 제 4 베어링
109e 제 5 베어링
110 캠 홈
111 돌기부
112 홈
113 원통형 캠
114 글로보이드 캠

Claims

스크루 형상의 캠 리브를 가지고, 캠 축선을 중심으로 하여 회전 가능한 캠과,
상기 캠 축선에 직교하는 회전 부재 축선을 중심으로 하여 회전 가능한 회전 부재이며, 상기 회전 부재의 외주 방향을 따라 배치된 복수의 베어링의 각각이 상기 캠 리브에 대하여 구름 접촉하는 것이 가능한 회전 부재를 구비하는 롤러 기어 캠 기구로서,
상기 복수의 베어링 중 이웃하는 2개의 베어링으로 이루어지는 제 1 베어링 쌍이, 상기 캠 리브를 사이에 끼워넣도록 상기 캠 리브에 구름 접촉하고,
상기 캠이 상기 캠 축선을 중심으로 하여 일 방향으로 회전함으로써 상기 캠의 입력 토크를 상기 회전 부재에 전달하는 경우, 혹은, 상기 회전 부재가 상기 회전 부재 축선을 중심으로 하여 일 방향으로 회전함으로써 상기 회전 부재의 입력 토크를 상기 캠에 전달하는 경우에 있어서, 상기 제 1 베어링 쌍이 상기 캠 리브에 구름 접촉하고 있는 동안은, 상기 제 1 베어링 쌍의 각 베어링이, 상기 회전 부재에 대하여 각각 반대인 일 방향으로 회전하도록, 상기 캠 리브에 대하여 구름 접촉하고,
상기 캠 리브는, 제 1 단부, 중앙부, 및 제 2 단부를 갖고, 상기 제 1 단부에 있어서는, 상기 제 1 베어링 쌍의 각각과 상기 캠 리브와의 사이에 간극이 있어, 상기 제 1 베어링 쌍은 상기 캠 리브와 접촉하지 않고, 상기 제 1 단부로부터 상기 중앙부를 향함에 따라 상기 제 1 베어링 쌍의 각각과 상기 캠 리브와의 사이의 간극은 감소하고, 상기 중앙부에 있어서는, 상기 제 1 베어링 쌍의 각각과 상기 캠 리브와의 사이의 간극은 없어지고, 상기 제 1 베어링 쌍은 상기 캠 리브를 사이에 끼워넣도록 상기 캠 리브에 구름 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 롤러 기어 캠 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 캠 리브의 두께가, 상기 제 1 단부로부터 상기 중앙부를 향해 어느 범위까지 증가하는 것을 특징으로 하는 롤러 기어 캠 기구.
제 2 항에 있어서,
상기 캠 리브의 두께가, 상기 제 2 단부로부터 상기 중앙부를 향해 어느 범위까지 증가하는 것을 특징으로 하는 롤러 기어 캠 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 베어링 중 이웃하는 2개의 베어링으로 이루어지는 제 2 베어링 쌍이, 상기 캠 리브를 사이에 끼워넣도록 상기 캠 리브에 구름 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 롤러 기어 캠 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 캠이, 상기 캠 리브의 사이에 설치된 캠 홈에, 상기 캠이 상기 캠 축선을 중심으로 하여 회전하고 있는 경우에, 상기 복수의 베어링에 접촉하지 않는 돌기부를 가지는 것을 특징으로 하는 롤러 기어 캠 기구.
제 5 항에 있어서,
상기 돌기부에, 홈이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 롤러 기어 캠 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 베어링의 각각이, 롤러 팔로워 또는 캠 팔로워인 것을 특징으로 하는 롤러 기어 캠 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 베어링의 각각이, 구름 접촉의 베어링 또는 미끄럼 접촉의 베어링인 것을 특징으로 하는 롤러 기어 캠 기구.