KR20060089623A - 회전축용 밸런서 기구 - Google Patents

회전축용 밸런서 기구 Download PDF

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KR20060089623A
KR20060089623A KR1020057022341A KR20057022341A KR20060089623A KR 20060089623 A KR20060089623 A KR 20060089623A KR 1020057022341 A KR1020057022341 A KR 1020057022341A KR 20057022341 A KR20057022341 A KR 20057022341A KR 20060089623 A KR20060089623 A KR 20060089623A
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마사히로 마치다
히로유키 요쓰바야시
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파스칼 엔지니어링 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 가스 스프링을 이용하여, 회전축에 작용하는 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 회전축에 작용시켜, 상기 회전 모멘트를 간단히 또한 확실히 감소시킬 수 있는 회전축용 밸런서 기구를 제공한다.
회전축용 밸런서 기구(8)는, 회전축(3)의 좌측 단부에 고정된 캠 부재(10), 상기 캠 부재(10)에 접하여 추종하는 캠 종동 부재(15), 및 상기 캠 종동 부재(15)를 상기 캠 부재(10) 쪽으로 탄성 가압하며, 상기 캠 종동 부재(15)와 상기 캠 부재(10)를 거쳐 상기 회전축(3)에 상기 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 작용시키는 가스 스프링(20)을 구비한다.
축 지지부, 회전축, 밸런서 기구, 캠 부재, 캠 종동 부재, 가스 스프링, 테이블 유닛.

Description

회전축용 밸런서 기구{BALANCER MECHANISM FOR ROTATING SHAFT}
본 발명은 축지지부에 회전 가능하게 지지된 회전축에, 이 회전축에 의해 지지되는 부재로부터 작용하는 회전 모멘트를 감소시키기 위한 밸런서 기구에 관한 것이다.
종래에, 인덱서(indexer) 장치, 크랭크 프레스 장치, 로봇 암 등의 장치에는, 회전축이 축지지부에 회전 가능하게 지지되고, 이 회전축에 테이블 유닛, 가동반(可動盤), 암부(arm part) 등의 부재가 지지되어 있다.
예를 들면, 인덱서 장치에 있어서는, 테이블 유닛에 고정된 한 쌍의 회전축이 축지지부에 회전 가능하게 지지되고, 이 회전축에 전동 모터로부터 구동력이 입력되어, 테이블 유닛이 회전 구동된다.
테이블 유닛에는, 상기 회전축의 축심과 직교하는 축 주위로 회전 가능한 턴 테이블과 그 구동 기구가 설치되고, 이 턴 테이블에 공작물이 착탈 가능하게 장착되어, 공작물에 기계 가공이 행해진다.
통상적으로, 인덱서 장치에 세팅하는 공작물로서는, 여러 가지 형상 및 크기의 공작물을 생각하고 있기 때문에, 테이블 유닛 및 테이블 유닛에 장착된 공작물의 회전 중심(회전축의 축심)과 무게 중심을 일치시키는 것은 어렵다. 따라서, 이 테이블 유닛 및 공작물의 편하중(偏荷重)에 의한 회전 모멘트가 회전축에 작용하여, 전동 모터의 부하가 크게 된다.
테이블 유닛 등에 밸런스 카운터(ballace counter)를 장착하여, 테이블 유닛 및 공작물의 회전 중심과 무게 중심을 일치시키는 것이 고려되었지만, 테이블 유닛과 공작물을 회전 및 정지시킬 때의 응답성이 악화된다.
이러한 문제는, 인덱서 장치에서만 아니라, 크랭크 프레스 장치 및 로봇 암 등에 있어서, 축 지지부에 회전 가능하게 지지된 회전축에, 이 회전축에 의해 지지되는 부재로부터 회전 모멘트가 작용하는, 여러 가지 장치에서 과제가 되고 있다.
테이블 유닛 및 공작물의 회전 중심과 무게 중심이 일치하지 않는 경우에, 회전축에 작용하는 회전 모멘트의 크기는, 회전축(테이블 유닛 및 공작물)의 회전 각도에 따라 변화한다.
일본국 공개특허공보 제2001-277059호에는, 압력 공급 기구를 구비한 회전 테이블이 개시되어 있다. 이 압력 공급 기구에 있어서는, 회전축의 단부에 공기 작동 구멍이 형성되고, 이 구멍의 벽면에 제1 및 제2 압력 수용면이 형성되어 있다. 회전축의 공기 작동 구멍에 공기 공급부재가 삽입되고, 이 공기 공급 부재의 제1 또는 제2 포트로부터 공급된 가압 공기를 제1 또는 제2 압력 수용면이 수용하여, 회전축에 제1 또는 제2 회전 방향으로 회전 모멘트가 작용한다. 이렇게 하여, 회전 테이블 및 공작물의 편하중에 의한 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 발생시킨다.
그러나, 이 회전 테이블에서는, 회전축의 단부에 공기 작동 구멍을 형성하 고, 이 구멍의 벽면에 제1 및 제2 압력 수용면을 형성하며, 공기 공급부재를 설치하고, 이 공기 공급부재를 공기 작동 구멍에 삽입하며, 또한 공기 통로를 가압 공기 공급 장치도 필요로 하기 때문에, 구조가 복잡하게 되어 제작 비용이 높게 된다. 또한, 회전축의 회전 각도에 따라 변화하는 회전 모멘트에 대응하기 위해서, 공기 밸브와 제어장치를 설치하고, 공기 작동 구멍에 공급하는 가압 공기의 압력을 조절하여, 밸런싱용 회전 모멘트를 조정할 수 있지만, 구조가 한층 복잡하게 되어 제작 비용이 높게 된다.
본 발명의 목적은, 가스 스프링을 이용하여, 회전축에 작용하는 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 회전축에 작용시켜, 상기 회전 모멘트를 간단히 또한 확실하게 감소시키고, 회전축을 구동시키는 구동 기구의 부하를 감소시키며, 회전축에 의해 지지된 부재를 회전 및 정지시킬 때의 응답성을 좋게 하고, 상기 회전 모멘트의 크기에 따른 크기의 밸런싱용 회전 모멘트를 회전축에 작용시키며, 구조를 단순화하고, 회전축에 지지된 부재로부터 그 회전축에 회전 모멘트가 작용하는 여러 가지의 기존 장치에 용이하게 장착되어 사용될 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은, 축 지지부에 회전 가능하게 지지된 회전축에, 상기 회전축에 의해 지지되는 부재로부터 작용하는 회전 모멘트를 감소시키기 위한 밸런서 기구에 있어서, 상기 회전축의 단부에 고정된 캠 부재, 상기 캠 부재에 접하여 추종하는 캠 종동 부재, 및 상기 캠 종동 부재를 상기 캠 부재 쪽으로 탄성 가압하며, 상기 캠 종동 부재와 상기 캠 부재를 거쳐 상기 회전축에 상기 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 작용시키는 가스 스프링을 구비하는 것을 특징으로 한다(청구항 제1항).
이 회전축용 밸런서 기구는, 인덱서 장치에 있어서 공작물을 착탈 가능하게 장착시키는 테이블 유닛을 회전 가능하게 지지하는 회전축, 크랭크 프레스 장치에 있어서 가동반을 상하로 왕복 구동시키는 크랭크 기구의 크랭크축을 회전 가능하게 지지하는 회전축, 로봇 암에 있어서 암부를 회전 가능하게 지지하는 회전축 등, 회전축에 지지된 부재로부터 회전 모멘트가 작용하는 회전축을 구비하는 여러 가지 장치에 적용될 수 있다.
이 회전축용 밸런서에서는, 회전축의 단부에 캠 부재가 고정되고, 가스 스프링에 의해, 캠 종동 부재가 캠 부재 쪽으로 탄성 가압되어 캠 부재에 눌려져 접촉되고, 캠 종동 부재는 회전축과 일체로 회전하는 캠 부재를 추종한다. 이 가스 스프링에 의해, 캠 종동 부재와 캠 부재를 거쳐 회전축에 상기 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 작용시켜, 상기 회전 모멘트를 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 가스 스프링을 이용하여, 회전축에 상기 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 작용시켜, 상기 회전 모멘트를 간단히 또한 확실히 감소시킬 수 있어, 회전축을 구동시키는 구동 기구의 부하를 감소시켜, 회전축에 의해 지지된 부재를 회전 및 정지시킬 때의 응답성을 좋게 할 수 있다. 더욱이, 밸런서 기구는 캠 부재, 캠 종동 부재, 및 가스 스프링을 구비하는 간단한 구성으로 되어, 제작 비용면에서 유리하다. 또한, 회전축에 지지된 부재로부터 그 회전축에 회전 모멘트가 작용하는 여러 가지 기존 장치에 용이하게 장착되어 사용될 수 있어, 범용성이 우수하다.
다음에, 본 발명의 바람직한 구성 및 실시 가능한 구성에 대하여 설명한다.
상기 캠 부재가, 상기 회전축의 축심에 대하여 편심된 위치를 중심으로 하는 원판 부재로 구성되고, 상기 원판 부재의 외주면에 상기 캠 종동 부재가 접촉하도록 구성된다(청구항 제2항).
캠 부재를 간단한 형상으로 할 수 있어, 캠 종동 부재를 캠 부재에 원활하게 추종시킬 수 있다. 회전축의 회전각도가 0∼360도의 대략 전체에 걸쳐, 가스 스프링에 의해, 캠 종동 부재와 캠 부재를 거쳐 회전축에 상기 밸런싱용 회전 모멘트를 작용시켜, 상기 회전 모멘트를 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 회전 모멘트의 크기는 회전축의 회전 각도에 따라 변화하지만, 가스 스프링에 의해, 캠 종동 부재로부터 캠 부재에 힘이 입력되는 입력 위치, 힘의 방향 및 크기가 적절히 변화하여, 상기 회전 모멘트의 크기에 따른 크기의 밸런싱용 회전 모멘트를 회전축에 작용시킬 수 있다.
상기 캠 종동 부재가, 상기 가스 스프링에 회전 가능하게 장착된 롤러 부재로 구성된다(청구항 제3항). 롤러 부재(캠 종동 부재)를 원판 부재(캠 부재)의 외주 m에 접촉시킴으로써 원활히 추종시킬 수 있어, 캠 부재와 캠 종동 부재의 마로 및 손상을 방지하여 수명을 연장시킬 수 있다.
상기 가스 스프링에 의해 상기 캠 종동 부재를 탄성 가압시키는 방향이, 상기 회전축의 축심 쪽으로 향하도록 구성된다(청구항 제4항). 가스 스프링을 고정시켜 장착시킬 수 있기 때문에, 가스 스프링의 조립이 간단하게 되어, 상기 회전 모멘트의 크기에 따른 크기의 밸런싱용 회전 모멘트를 회전축에 작용시킬 수 있다.
여기에서, 캠 종동 부재를 캠 부재 쪽으로 탄성 가압시키는 가스 스프링의 탄성 가압력, 즉, 가스 스프링 내의 가스 압력을 조절 가능하게 하여도 된다. 이 경우에, 상기 회전 모멘트의 크기에 따라 가스 압력을 자동적으로 조절하는 가스 조절 수단을 설치하여도 된다. 또한, 가스 스프링에 의해 캠 종동 부재를 탄성 가압시키는 방향, 즉, 가스 스프링의 위치(자세)를 조절 가능하게 하여도 된다. 이 경우에, 상기 회전 모멘트의 크기에 따라 가스 스프링의 위치를 자동적으로 조절하는 가스 스프링 위치 조절 수단을 설치하여도 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밸런서 기구를 구비한 인덱서 장치의 정면도이다.
도 2는 인덱서 장치의 좌측 측면도이다.
도 3은 도 2의 III-III 선에 따른 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 회전축용 밸런서 기구의 작동 설명도로서, 도 4는 회전축의 회전 각도가 0도, 도 5는 회전축의 회전 각도가 30도, 도 6은 회전축의 회전 각도가 90도, 도 7은 회전축의 회전 각도가 150도인 상태를 도시한다.
도 8은 회전축에 작용하는 밸런싱용 회전 모멘트 등의 설명도이다.
도 9는 회전축의 회전 각도에 따라 회전축에 작용하는 밸런싱용 회전 모멘트 를 나타내는 도표이다.
도 10은 변경 실시예에 따른 밸런서 기구를 구비한 인덱서 장치의 좌측 측면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는, 공작기계에 의해 기계가공을 행하는 공작물을 착탈 가능하게 장착하는 인덱서 장치에, 본 발명의 회전축용 밸런서 기구를 적용한 경우의 일례이다. 도 1의 화살표 a와 b를 각각 위쪽 및 좌측으로 하여 설명한다.
도 1에 나타내듯이, 인덱서 장치(1)는, 테이블 유닛(2), 테이블 유닛(2)에 고정된 좌우 한쌍의 회전축(3, 4), 회전축(3)을 회전 가능하게 지지하는 축 지지부를 포함하는 좌측 축 지지기구(5), 회전축(4)을 회전 가능하게 지지하는 축 지지부를 포함하는 우측 축 지지기구(6), 테이블 유닛(2)과 회전축(3, 4)을 회전축(3, 4)의 축심(A) 주위로 회전 구동시키는 전동 모터(7a)를 구비하는 회전 구동 기구(7), 및 본 발명 특유의 회전축용 밸런서 기구(8)(이하, 밸런서 기구(8)라고 한다)를 구비한다. 테이블 유닛(2), 회전축(3) 및 축 지지기구(5)에 대하여, 도 1 내지 도 7에서는 구조가 약간 다르지만, 실질적으로는 동일하므로 동일한 도면부호를 부여한다.
회전 구동 기구(7)는 우측 축 지지기구(6)의 근처에 설치되고, 이 회전 구동 기구(7)로부터 회전축(4)에 구동력이 입력되어, 테이블 유닛(2)이 회전 구동된다. 테이블 유닛(2)에는, 회전축(3, 4)의 축심(A)과 직교하는 축 주위로 회전 가능한 턴 테이블과 그 구동 기구(나타내지 않음)가 설치되고, 이 턴 테이블에 공작물(W)이 착탈 가능하게 장착되어, 공작물(W)에 기계가공이 행해진다.
테이블 유닛(2) 및 테이블 유닛(2)에 장착된 공작물(W)의 무게 중심이 회전축(3, 4)의 축심(A)과 일치하지 않는 경우에, 회전축(3, 4)에는, 이 테이블 유닛(2) 및 공작물(W)의 편하중에 의한 회전 모멘트 M1이 작용한다.
밸런서 기구(8)는, 축 지지기구(5, 6)에 회전 가능하게 지지된 회전축(3, 4)에, 이 회전축(3, 4)에 의해 지지되는 부재(테이블 유닛(2) 및 공작물(W))로부터 작용하는 회전 모멘트 M1을 감소시키기 위한 기구이다.
밸런서 기구(8)에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 7에 나타내듯이, 밸런서 기구(8)는, 회전축(3)의 좌측 단부에 고정된 캠 부재(10), 캠 부재(10)에 대략 아래쪽으로부터 접하여 종동하는 캠 종동 부재(15), 캠 종동 부재(15)를 캠 부재(10)의 쪽으로(위로) 탄성 가압하며, 캠 종동 부재(15)와 캠 부재(10)를 거쳐 회전축(3)에 상기 회전 모멘트 M1의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트 M2를 작용시키는 가스 스프링(20)을 구비한다.
회전축(3)의 좌측 단부면은 축 지지기구(5)의 좌측 단부로부터 외부로 노출되고, 그 회전축(3)의 좌측 단부면에 회전축(3)의 축심(A)에 대하여 편심된 짧은 축부재(14)가 고정되고, 이 축부재(14)의 좌측 단부면에 캠 부재(10)가 고정된다.
캠 부재(10)는, 회전축(3)의 축심(A)에 대하여 편심된 위치를 중심(B)으로 하는 원판 부재(10)로 구성되고, 이 원판 부재(10)의 외주면에 캠 종동 부재(15)가 접하도록 구성된다. 캠 종동 부재(15)는, 가스 스프링(20)에 회전 가능하게 장착된 롤러 부재(15)로 구성된다. 여기에서, 테이블 유닛(2) 및 공작물(W)의 무게 중심 위치가 가장 아래쪽에 위치하고, 회전축(3)에 회전 모멘트 M1이 작용하지 않는 상태(예를 들면, 도 1의 상태)의 때에, 원판 부재(10)의 중심(B)이 회전축(3)의 축심(A)의 바로 아래에 있도록(도 2 및 도 4 참조) 설정된다.
가스 스프링(20)은, 캠 부재(10)와 축부재(14)의 아래쪽에서 직립한 자세로 설치되고, 가스 스프링(20)의 실린더 부재(21)가 브래킷(19) 등에 의해 축 지지기구(5)의 프레임에 고정된다. 가스 스프링(20)의 출력부재(22)는 실린더 부재(21)로부터 위로 돌출되고, 실린더 부재(21) 내에 채워진 가압 공기에 의해 위로 탄성 가압된다. 출력부재(22)의 상단부에 브래킷(25)이 고정되고, 이 브래킷25)에 좌우 방향의 롤러축(26)의 양단부가 고정되며, 이 롤러축(26)에 롤러부재(15)가 회전 가능하게 지지된다.
다음에, 회전축(3)에 작용하는 밸런싱용 회전 모멘트 M2에 대하여, 도 8에 기초하여 설명한다. 원판 부재(10)의 반경을 R, 롤러부재(15)의 반경을 r, 원판 부재(10)의 중심(B)의 편심량을 m, ∠ACB의 각도를 θ, 가스 스프링(20)에 의해 롤러부재(15)를 위로 탄성 가압하는 힘을 F로 한다.
도 8에 나타내듯이, 원판 부재(10)의 중심(B)의 궤적은 원(t)으로 되고, θ는 0∼약 25도의 범위에서 변화한다. B가 가장 아래에 위치한 때의 회전축(3)의 회전 각도 θa를 0도로 한 경우에, 회전축(3)의 회전 각도 θa가 0도 또는 180도인 경우에 θ는 최소각도 0도로 되고, 회전축(3)의 회전 각도 θa가 90도 또는 270도 인 경우에 θ는 최대각도 25도로 된다.
롤러 부재(15)로부터 원판 부재(10)에는, p로부터 B의 방향으로 향한 힘 f=F×cos θ가 입력된다.
이 힘 f에 대하여 A와 q 사이의 길이 L이 레버로 되고, 회전축(3)에 밸런싱용 회전 모멘트 M2=f×L=F×cosθ×L이 작용한다.
여기에서, θ가 약 25도에 가까운 각도인 경우에,
L=(R+r)×tan θ로 근사화할 수 있고,
M2=F×cos θ×(R+r) tan θ=F×(R+r)×sin θ로 근사화할 수 있다.
실제로는, ∠ACB에 있어서의 여현정리에 의해,
h=(R+r)×cos θ + [(R+r)2×cos2 θ-(R+r)2 + m2 ]1/2로 되기 때문에,
M2=F×cos θ×[(R+r)×cos θ + [(R+r)2×cos2 θ-(R+r)2 + m2 ]1/2]×sin θ로 된다.
여기에서, r:R:m=6:15:8로 한 경우에는,
M2=F×cos θ× [21/6×r×cos θ + (212/62×cos2 θ×r2 -212/62 + 82/62×r2 )1/2]×sin θ=F×cos θ×sin θ[3.5 ×cos θ+(12.25×cos2 θ+5.52)1/2 ]×r로 된다.
이때에, θ를 0도∼20도의 범위에서 5도씩 변화시킨 경우의 M2의 값은 도 9와 같이 된다.
이 도면으로부터 알 수 있듯이, θ가 0도∼약 25도의 범위에서 크게 될수록, 밸런싱용 회전 모멘트 M2도 크게 된다.
다음에, 밸런서 기구(8)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
이 회전축용 밸런서 기구(8)에서는, 회전축(3)의 좌측 단부에, 회전축(3)의 축심(A)에 대하여 편심된 위치를 중심(B)로 하는 원판 부재(10)로 구성되는 캠 부재(10)가 고정되고, 캠 부재(10)의 아래에 가스 스프링(20)이 직립 자세로 설치되며, 가스 스프링(20)의 출력부재(22)의 상단부에, 롤러 부재(15)로 구성되는 캠 종동 부재(15)가 회전 가능하게 장착된다.
가스 스프링(20)에 의해, 캠 종동 부재(15)가 캠 부재(10)의 쪽(윗쪽)으로 탄성 가압되어, 캠 부재(10)의 외주면에 눌려져 접하고, 캠 종동 부재(15)는 회전축(3)과 일체로 회전하는 캠 부재(10)를 추종한다.
테이블 유닛(2) 및 테이블 유닛(2)에 장착된 공작물(W)의 무게 중심이 회전축(3)의 축심(A)과 일치하지 않는 경우에, 회전축(3, 4)에는, 이 테이블 유닛(2) 및 공작물(W)의 편하중에 의한 회전 모멘트 M1이 작용하지만, 가스 스프링(20)에 의해, 캠 종동 부재(15)와 캠 부재(10)를 거쳐 회전축(3)에 회전 모멘트 M1의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트 M2를 작용시킬 수 있다.
회전축(3)에 작용하는 회전 모멘트 M1의 크기는, 회전축(3)의 회전 각도 θa에 따라 변하여, 회전 모멘트 M1의 최대치를 Mo로 한 경우에, 회전 모멘트 M1의 크기는 ｜Mo sinθa｜로 된다. 도 6에 나타내듯이, 회전축(3)의 회전 각도 θa가 90도(270도)인 때에 회전 모멘트 M1은 최대로 되고, 또한, 밸런싱용 회전 모멘트 M2 도 최대로 된다.
예를 들면, 도 5에 나타내듯이, 회전축(3)의 회전 각도 θa가 0∼90도의 사이에서 증가하면, 회전 모멘트 M1이 증가하고, 밸런싱용 회전 모멘트 M2도 증가한다. 또한, 예를 들면, 도 7에 나타내듯이, 회전축(3)의 회전 각도 θa가 90∼180도 사이에서 감소하면, 회전 모멘트 M1은 감소하고, 밸런싱용 회전 모멘트 M2도 감소한다.
이상 설명한 바와 같이, 이 밸런서 기구(8)에 의하면, 가스 스프링(20)을 이용하여, 회전축(3)에 상기 회전 모멘트 M1의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트 M2를 회전축(3)에 작용시켜, 회전 모멘트 M1를 간단히 또한 확실하게 감소시킬 수 있어, 회전축(4)를 구동시키는 회전 구동 기구(7)의 부하를 감소시켜, 회전축(3, 4)에 의해 지지되는 테이블 유닛(2) 및 공작물(W)을 회전 및 정지시킬 때의 응답성을 좋게 할 수 있다.
밸런서 기구(8)는 캠 부재(10), 캠 종동 부재(15), 및 가스 스프링(20)을 구비하는 간단한 구성으로 되어, 제작 비용면에서 유리하다. 또한, 회전축에 지지된 부재로부터 그 회전축에 회전 모멘트가 작용하는 여러 가지의 기존 장치에 용이하게 장착하여 사용할 수 있어, 범용성에 있어서 우수하다.
캠 부재(10)는, 회전축(3)의 축심(A)에 대하여 편심된 위치를 중심(B)으로 하는 원판 부재(10)로 구성되고, 이 원판 부재(10)의 외주면에 캠 종동 부재(15)가 접하도록 구성되었기 때문에, 캠 부재(10)를 간단한 형상으로 할 수 있어, 캠 종동 부재(15)를 캠 부재(10)에 원활하게 추종시킬 수 있다. 회전축(3)의 회전 각도 θ a가 0∼360도의 대략 전체에 걸쳐서, 가스 스프링(20)에 의해, 캠 종동 부재(15)와 캠 부재(10)를 거쳐 회전축(3)에 밸런싱용 회전 모멘트 M2를 작용시켜, 회전 모멘트 M1을 감소시킬 수 있다.
또한, 회전 모멘트 M1의 크기는 회전축(3)의 회전 각도 θa에 따라 변화하지만, 가스 스프링(20)에 의해, 캠 종동 부재(15)로부터 캠 부재(10)에 힘이 입력되는 입력 위치와 힘의 방향과 크기가 적절히 변화하여, 회전 모멘트 M1의 크기에 따른 크기의 밸런싱용 회전 모멘트 M2를 회전축(2)에 확실히 작용시킬 수 있다.
캠 종동 부재(15)는, 가스 스프링(20)에 회전 가능하게 장착된 롤러 부재(15)로 구성되기 때문에, 롤러 부재(15)를 원판 부재(10)의 외주면에 접촉시킴으로써 원활하게 추종시킬 수 있어, 캠 부재(10)와 캠 종동 부재(15)의 마모 및 손상을 방지하여 수명을 연장시킬 수 있다.
가스 스프링(20)에 의해 캠 종동 부재(15)를 탄성 가압하는 방향이, 회전축(2)의 축심(A) 쪽으로 향하도록 구성하였기 때문에, 가스 스프링(20)을 고정하여 장착시킬 수 있기 때문에, 가스 스프링(20)의 조립이 간단하게 되고, 회전 모멘트 M1의 크기에 따른 크기의 밸런싱용 회전 모멘트 M2를 회전축(2)에 확실히 작용시킬 수 있다.
다음에, 상기 실시예를 부분적으로 변경한 변경예에 대하여 설명한다.
(1) 도 10에 나타내듯이, 가스 스프링(20) 대신에, 유압 실린더(40A)를 설치하고, 이 유압 실린더(40A)에 대략 일정한 압력의 유압을 공급하는 어큐뮬레이터(45)를 설치하여도 된다. 즉, 유압 실린더(40)와 어큐뮬레이터(45)가, 캠 종동 부 재(15)를 캠 부재(10) 쪽으로 탄성 가압하여, 캠 종동 부재(15)와 캠 부재(10)를 거쳐 회전축(3)에 회전 모멘트 M1의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트 M2를 작용시킨다.
여기에서, 유압 실린더(40)는, 캠 부재(10)와 축부재(14)의 아래쪽에서 직립 자세로 설치되고, 유압 실린더(40)의 실린더 부재(41)가 브래킷(19) 등에 의해 축 지지 기구(5)의 프레임에 고정된다. 유압 실린더(40)의 출력 부재(42)(피스톤 로드(42))가 실린더 부재(41)로부터 위로 돌출되고, 실린더 부재(41) 내의 유압 작동실(나타내지 않음)에 어큐뮬레이터(45)에 의해 유압이 공급되어, 출력 부재(42)가 캠 부재(10) 쪽(윗쪽)으로 가압된 상태로 된다. 이 출력 부재(42)의 상단부에 롤러 부재(15)(캠 종동 부재(15))가 회전 가능하게 장착된다. 또한, 이 밸런서 기구(8)의 다른 구성, 작용 및 효과는 상기 밸런서 기구(8)와 같다.
(2) 캠 부재(10)에 있어서는, 캠 종동 부재(15)가 접촉하여, 회전축(3)에 밸런싱용 회전 모멘트 M2가 작용하도록, 원판 부재로 할 필요가 없고, 부분 원판 부재, 타원판 부재, 부분 타원판 부재 등의 여러 가지 형상으로 구성해도 된다.
(3) 캠 종동 부재(15)는, 롤러 부재(15)로 할 필요가 없고, 단지 캠 부재(10)에 접촉하여 추종 가능한 종동자로 구성하여도 된다.
(4) 가스 스프링(20)과 유압 실린더(40)의 장착 위치와 자세에 대해서는 적절히 변경할 수 있다. 예를 들면, 가스 스프링(20)과 유압 실린더(40)를 횡방향으로 향한 자세로 하여, 캠 부재(10)의 옆에 장착시켜도 되고, 가스 스프링(20)과 유압 실린더(40)를 아래로 향한 자세로 하여, 캠 부재(10)의 위에 장착시켜도 된다.
(5) 한쌍의 회전축(3, 4)에 대응시켜 한쌍의 밸런서 기구(8, 8A)를 설치하여, 회전축(3, 4)에 밸런싱용 회전 모멘트를 작용시키도록 하여도 된다.
(6) 각각의 회전축(3, 4)에 대하여 복수개의 밸런서 기구(8, 8A)를 설치하여도 된다.
(7) 캠 종동 부재(15)를 탄성 가압하는 가스 스프링(20)의 탄성 가압력, 즉, 가스 스프링(20) 내의 가스 압력을 조절 가능하게 하여도 된다. 이 경우에, 회전 모멘트 M1의 크기에 따라 가스 압력을 자동적으로 조절하기 위하여, 압력 조절 밸브와 그 제어장치 등으로 구성되는 가스 압력 조절 수단을 설치하여도 된다.
(8) 가스 스프링(20)과 유압 실린더(40)에 의해 캠 종동 부재(15)를 탄성 가압하는 방향, 즉, 가스 스프링(20)과 유압 실린더(40)의 위치(자세)를 조절 가능하게 하여도 된다. 이 경우에, 회전 모멘트 M1의 크기에 따라 가스 스프링(20)과 유압 실린더(40)의 위치를 자동적으로 조절하기 위해, 위치 조절 기구와 그 제어장치 등으로 구성되는 위치 조절 수단을 설치하여도 된다.
(9) 상기 밸런서 기구(8, 8A)는, 인덱서 장치(1)만 아니라, 크랭크 프레스 장치에서 가동반을 상하로 왕복 구동하는 크랭크 기구의 크랭크축을 회전 가능하게 지지하는 회전축, 로봇 암에서 암부를 회전 가능하게 지지하는 회전축 등, 회전축에 지지된 부재로부터 회전 모멘트가 작용하는 회전축을 구비하는 여러 가지 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 회전축용 밸런서 기구에 의하면, 가스 스프링을 이용하여, 회전축 에 작용하는 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 회전축에 작용시켜, 상기 회전 모멘트를 간단히 또한 확실하게 감소시키고, 회전축을 구동시키는 구동 기구의 부하를 감소시키며, 회전축에 의해 지지된 부재를 회전 및 정지시킬 때의 응답성을 좋게 하고, 상기 회전 모멘트의 크기에 따른 크기의 밸런싱용 회전 모멘트를 회전축에 작용시켜, 구조를 단순화하고, 회전축에 지지된 부재로부터 그 회전축에 회전 모멘트가 작용하는 여러 가지의 기존 장치에 용이하게 장착되어 사용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 축 지지부에 회전 가능하게 지지된 회전축에, 상기 회전축에 의해 지지되는 부재로부터 작용하는 회전 모멘트를 감소시키기 위한 밸런서 기구에 있어서,
    상기 회전축의 단부에 고정된 캠 부재,
    상기 캠 부재에 접하여 추종하는 캠 종동 부재, 및
    상기 캠 종동 부재를 상기 캠 부재 쪽으로 탄성 가압하며, 상기 캠 종동 부재와 상기 캠 부재를 거쳐 상기 회전축에 상기 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 작용시키는 가스 스프링
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전축용 밸런서 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캠 부재가, 상기 회전축의 축심에 대하여 편심된 위치를 중심으로 하는 원판 부재로 구성되고, 상기 원판 부재의 외주면에 상기 캠 종동 부재가 접촉하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전축용 밸런서 기구.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 캠 종동 부재가, 상기 가스 스프링에 회전 가능하게 장착된 롤러 부재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전축용 밸런서 기구.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 가스 스프링에 의해 상기 캠 종동 부재를 탄성 가압하는 방향이, 상기 회전축의 축심 쪽으로 향하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전축용 밸런서 기구.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전축이, 인덱서 장치에 있어서 공작물을 착탈 가능하게 장착시키는 테이블 유닛을 회전 가능하게 지지하는 회전축인 것을 특징으로 하는 회전축용 밸런서 기구.
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