特許 7092064 カム装置、及び機械装置、並びに部品、軸受、車両、及び機械の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-20

(45)【発行日】2022-06-28

(54)【発明の名称】カム装置、及び機械装置、並びに部品、軸受、車両、及び機械の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16H 53/02 20060101AFI20220621BHJP

   F01L 1/08 20060101ALI20220621BHJP

   F16H 25/12 20060101ALI20220621BHJP

【ＦＩ】

F16H53/02 Z

F01L1/08 A

F16H25/12 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019031699

(22)【出願日】2019-02-25

(62)【分割の表示】P 2018558785の分割

【原出願日】2018-06-13

(65)【公開番号】P2019086153

(43)【公開日】2019-06-06

【審査請求日】2021-01-29

(31)【優先権主張番号】P 2017214232

(32)【優先日】2017-11-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】土橋 弘平

【審査官】日下部 由泰

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５９－７５９５９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１１－２４３５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３５２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２４６３０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ５３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カム軸周りの正方向及び逆方向の回転運動をカムフォロアの直動運動に変換するカムであり、前記カムのカムプロファイルは、周方向一端において、前記カム軸が前記カムフォロアによって前記逆方向に回転不能となる回転端を有し、該回転端から周方向他端まで前記カムフォロアが当接するカム面を備え、前記カム面の周方向他端は、前記カム軸からの距離が、前記カム軸と前記回転端との間の距離よりも大きい、カムと、
該カムのカム軸周りの回転運動によって直動運動する前記カムフォロアと、
前記カム軸を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御して回転駆動する回転駆動装置と、を備え、
前記カム面は、該カムの表面に形成された前記カム軸寄りの位置から外面まで連続する渦巻き状の溝の側面によって形成され、
前記カム面の周方向他端は、前記カム軸が前記正方向の回転を許容する開放端とされ、
前記カム面の周方向一端から周方向他端までの割付角は、３６０°以上であり、
前記カム面は、前記周方向一端と前記周方向他端との間に、前記カム軸の回転により前記カムフォロアのリフト量が増加または減少するリフト領域と、前記カム軸が回転しても前記カムフォロアのリフト量が一定のドエル領域と、を有し、
前記回転駆動装置は、前記カム軸の回転速度を、前記カムフォロアが前記ドエル領域に位置するときに、前記カムフォロアが前記リフト領域に位置するときよりも減速するように回転駆動する、カム装置。

【請求項2】

前記ドエル領域は、前記リフト領域の周方向両側でそれぞれ所定の割付角に亘って設けられている、請求項１に記載のカム装置。

【請求項3】

前記ドエル領域は、前記リフト領域の途中に形成される請求項１に記載のカム装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載のカム装置を備えた機械装置。

【請求項5】

請求項１～３のいずれか１項に記載のカム装置を用いて、部品を製造する、部品の製造方法。

【請求項6】

請求項１～３のいずれか１項に記載のカム装置を用いて、軸受を製造する、軸受の製造方法。

【請求項7】

請求項５に記載の部品の製造方法を用いて、車両を製造する、車両の製造方法。

【請求項8】

請求項５に記載の部品の製造方法を用いて、機械を製造する、機械の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カム装置、及び機械装置、並びに部品、軸受、車両、及び機械の製造方法に関する。また、本発明は、より詳細には、カムのリフト領域での圧力角を大幅に緩和して円滑な作動を図ると共に、小型化されたカム装置、及び機械装置、並びに部品、軸受、車両、及び機械の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

板カム、円筒カムなど回転運動を直動運動に変換する従来のカム機構では、板カムや円筒カムの円周面、或いは円筒の端面に、求められる動作に応じてリフト領域及びドエル領域を形成し、該カムの一方向への回転により、カムフォロアをリフト領域、及びドエル領域の形状に応じて直動動作させる。即ち、板カムや円筒カムのカム面は、カムフォロアの行き工程、戻り工程、及び停止工程のリフト領域、及びドエル領域の組み合わせで構成された連続した閉軌道となる。

【0003】

この板カム、円筒カムにおいてカムフォロアのリフトアップ速度、又はリフトダウン速度を上げたい場合には、カムの回転速度を上げることで達成する。しかし、他のカムとの兼ね合いで回転速度の変更が許されない場合には、カムの回転速度は変更せず、リフト領域の割付角を減らすことになる。割付角が小さくなると圧力角が大きくなるため、カム全体を大きくする必要が生じる。また、同一の割付角でリフト量を、より大きくする場合も同様であり、物理的な圧力角の制約から、カム装置が大型となると共に駆動装置には大きな動力が要求される。

【0004】

特許文献１の複数カム装置では、主カムと、主カムより速く回転する補助カムとを重ね合わせて配置し、主カムの急変化の工程を補助カムで行うことでカムの圧力角を小さくして円滑な運動を図っている。特許文献２のプロフィール可変型カム装置では、第１のカムと第２のカムとを、カムプロファイル調整機構により相対的に回転させて、第１及び第２のカムの作動角を変更してカムプロファイルを調整可能としている。また、特許文献３のカム装置では、外周面に凹凸カム域を有する少なくとも２枚の円板状カムを重ね、外周面の一部に凹面を形成して、カムプロファイルを可変としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】日本国特開昭５０－６９４７０号公報

【文献】日本国実開昭６０－１４１４０６号公報

【文献】日本国実開昭５３－１４０６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１では、主カム及び補助カムを回転させる駆動機構が複雑となり、カム機構全体を小型化、簡素化し難い問題があった。特許文献２及び３では、カムプロファイルを可変とすることを目的としているが、いずれも２枚のカムを用いており、カム装置を小型化することが困難であった。

【0007】

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、カムのリフト領域での圧力角を大幅に緩和して円滑な作動を図ると共に小型化されたカム装置、及び機械装置、並びに部品、軸受、車両、及び機械の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） カム軸周りの正方向及び逆方向の回転運動をカムフォロアの直動運動に変換するカムであり、前記カムのカムプロファイルは、周方向一端において、前記カム軸が前記カムフォロアによって前記逆方向に回転不能となる回転端を有し、該回転端から周方向他端まで前記カムフォロアが当接するカム面を備え、前記カム面の周方向他端は、前記カム軸からの距離が、前記カム軸と前記回転端との間の距離よりも大きい、カムと、
該カムのカム軸周りの回転運動によって直動運動する前記カムフォロアと、
前記カム軸を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御して回転駆動する回転駆動装置と、を備え、
前記カム面は、該カムの表面に形成された前記カム軸寄りの位置から外面まで連続する渦巻き状の溝の側面によって形成され、
前記カム面の周方向他端は、前記カム軸が前記正方向の回転を許容する開放端とされ、
前記カム面の周方向一端から周方向他端までの割付角は、３６０°以上である、カム装置。
（２） 前記カム面は、前記カム軸が前記正方向に回転するとき、前記カムフォロアのリフト量を増加させるリフト領域と、前記カム軸の前記正方向及び前記逆方向の回転に関わらず、前記カムフォロアのリフト量が一定のドエル領域と、を備える、（１）に記載のカム装置。
（３） 前記ドエル領域は、前記リフト領域の周方向両側でそれぞれ所定の割付角に亘って設けられている、（２）に記載のカム装置。
（４） 前記ドエル領域は、前記リフト領域の途中に形成される、（２）に記載のカム装置。
（５） （１）～（４）のいずれかに記載のカム装置を備えた機械装置。
（６） （１）～（４）のいずれかに記載のカム装置を備えて、部品を製造する、部品の製造方法。
（７） （１）～（４）のいずれかに記載のカム装置を備えて、軸受を製造する、軸受の製造方法。
（８） （６）に記載の部品の製造方法を用いて、車両を製造する、車両の製造方法。
（９） （６）に記載の部品の製造方法を用いて、機械を製造する、機械の製造方法。

【発明の効果】

【0009】

本発明のカム装置によれば、カムをカム軸周りで正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御して回転することで、従来のカムと同様のカム曲線を有し、且つ、カムは、同様の作動を行う従来のカムと比較して、リフト領域での圧力角が小さく、且つ大幅に小型化できるので、従来のカム装置と比較して大幅に小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施形態に係るカム装置の斜視図である。

【図2】図１に示すカム装置の側面図である。

【図3】（ａ）はカムが正回転する状態を示す側面図、（ｂ）はカムが逆回転する状態を示す側面図である。

【図4】図１に示すカム装置のカム線図である。

【図5】図１に示すカム装置と同様のカム線図を実現する従来の板カムの側面図である。

【図6】第１実施形態のカムの第１変形例を示す側面図である。

【図7】第１実施形態のカムの第２変形例を示す側面図である。

【図8】第１実施形態のカムの第３変形例を示す側面図である。

【図9】本発明の第２実施形態に係るカム装置の側面図である。

【図10】図９に示すカム装置のカム線図である。

【図11】図９に示すカム装置と同様のカム線図を実現する従来の板カムの側面図である。

【図12】本発明の第３実施形態に係るカム装置の側面図である。

【図13】本発明の第４実施形態に係るカム装置の側面図である。

【図14】本発明のカム装置を用いて生産される部品の一例である玉軸受の部分破断斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の各実施形態に係るカム及びカム装置を図面に基づいて詳細に説明する。

【0012】

（第１実施形態）
本実施形態のカム装置１０は、図１及び図２に示すように、カムプロファイルを有するカム面２１が外面上に形成されたカム２０と、カム２０のカム軸２２を正方向及び逆方向に回転駆動可能な回転駆動装置Ｍと、カム面２１上を転動してカムプロファイルの形状に応じて直動運動するカムフォロア３０と、を備える。

【0013】

本実施形態では、カムプロファイルを形成するカム面２１は、周方向の一部に、カムフォロア３０が接触しない不連続部２７を有して形成される。具体的に、図２に示すように、カムプロファイルは、周方向一端において、カム軸２２がカムフォロア３０によって逆方向（時計方向）に回転不能となる回転端２８を有し、また、カム面２１の周方向他端は、カム軸２２からの距離（本実施形態では、後述する第２ドエル領域２６の半径Ｒ２）が、カム軸２２と回転端２８との間の距離（本実施形態では、後述する第１ドエル領域２４との境界における回転端２８の半径Ｒ１）よりも大きくなるように設計される。さらに、カム面２１の周方向他端は、カムフォロア３０が該周方向他端に当接している状態で、カム軸２２が正方向（反時計方向）の回転を許容する開放端２９とされる。
なお、本実施形態では、回転端２８は、カムフォロア３０の外周面に沿った円弧領域を示している。
また、以後の説明において、カム軸２２が正方向（反時計回り）に回転する場合を正回転、逆方向（時計回り）に回転する場合を逆回転とする。

【0014】

さらに、カム面２１は、図２に示すように、回転端２８から時計回りに、第１ドエル領域２４、リフト領域２５、及び第２ドエル領域２６を備える。
第１ドエル領域２４は、カム軸２２の中心Ｏからの半径（距離）Ｒ１が一定に設計される。リフト領域２５は、第１ドエル領域２４に連続して形成され、カム軸２２の中心Ｏからの半径（距離）Ｒが次第に大きくなるように設計される。第２ドエル領域２６は、リフト領域２５に連続して形成され、カム軸２２の中心Ｏからの半径（距離）Ｒ２が、第１ドエル領域２４の半径Ｒ１より大きく、且つ一定に設計される。また、不連続部２７は、周方向一端の回転端２８と、周方向他端の開放端２９との間に形成される。

【0015】

リフト領域２５は、第１ドエル領域２４の一端２４ａと第２ドエル領域２６の他端２６ａとを連続する。リフト領域２５における、カム軸２２の中心Ｏからの半径Ｒは、第１ドエル領域２４から第２ドエル領域２６に向かって、半径Ｒ１から半径Ｒ２まで次第に大きくなり、第１ドエル領域２４と第２ドエル領域２６とを滑らかに接続している。このため、リフト領域２５では、カム軸２２が正方向に回転するとき、カムフォロア３０のリフト量が増大し、また、カム軸２２が逆方向に回転するとき、カムフォロア３０のリフト量が減少する。また、ドエル領域２４、２６は、カム軸２２の正方向及び逆方向の回転に関わらず、カムフォロア３０のリフト量が一定となる。

【0016】

リフト領域２５の割付角θ１は、周方向両側に形成される第１ドエル領域２４の割付角θ２と第２ドエル領域２６の割付角θ３の合計角度（θ２＋θ３）より大幅に大きく設定されている。リフト領域２５の割付角θ１を大きく設定したのは、リフト領域２５での圧力角をできるだけ小さくしてカムフォロア３０を滑らかに作動させるためである。

【0017】

このため、リフト領域２５の割付角θ１は、カム２０の全周（３６０°）の大部分を占めることが望ましい。即ち、周方向一端及び周方向他端からそれぞれ設けられる、第１及び第２ドエル領域２４，２６の割付角θ２、θ３は、カム２０の停止、始動領域として必要なわずかな角度とし、残りの大部分の角度をリフト領域２５の割付角θ１として割り付けるのがよい。

【0018】

さらに、本実施形態では、回転端２８における圧力角αは、９０°に設定されており、不連続部２７は、カムフォロア３０が直線運動する方向と平行に形成されている。
なお、回転端２８における圧力角αとは、回転端２８でのカムフォロア３０が不連続面に接する圧力角であり、具体的には、カムフォロア３０が接するカム面の法線とカムフォロア３０の進む方向とのなす角度を表す。

【0019】

カムフォロア３０は、一端がカムフォロア３０に回動可能に連結されるガイドロッド３２がガイド３１に案内されることでガイド３１の長手方向に直線運動する。

【0020】

回転駆動装置Ｍは、正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御可能なモータであり、例えば、サーボモータやパルスモータなどで構成される。回転駆動装置Ｍは、カム軸２２に接続されてカム２０を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御する。

【0021】

次に、本実施形態のカム装置１０の作用について、図４に示すカム曲線を参照して説明する。

【0022】

図２に示すように、カムフォロア３０がカム面２１の回転端２８に接触している状態で、回転駆動装置Ｍを始動し、カムフォロア３０がドエル領域２４の一端２４ａに移動するまでの間に、カム２０を所定の一定速度で正回転させる。この間、カム曲線の初期休止工程Ｓ１が形成される。

【0023】

そして、図３（ａ）に示すように、カム２０がさらに所定の一定速度で正回転して、カムフォロア３０がリフト領域２５に達すると、カムフォロア３０は、リフト領域２５のカムプロファイルに沿ってカム２０の中心Ｏから次第に離間（リフトアップ）してカム曲線のリフトアップ工程Ｓ２が形成される。
そして、図３（ｂ）に示すように、カムフォロア３０が第２ドエル領域２６に達した後、回転駆動装置Ｍを減速させ、カムフォロア３０が開放端２９に達するまでにカム２０の回転が停止する。これにより、カムフォロア３０が直線運動を停止して中間休止工程Ｓ３が形成される。

【0024】

さらに、回転駆動装置Ｍを始動し、カム２０を一定速度（正回転時の回転速度と異なる速度であってもよい）で逆回転すると、カムフォロア３０は、リフト領域２５のカムプロファイルに沿ってカム２０の中心Ｏに次第に接近（リフトダウン）し、カム曲線のリフトダウン工程Ｓ４が形成される。
その際、リフトアップ工程Ｓ２とリフトダウン工程Ｓ４の移動速度（勾配）を異ならせる場合には、正回転の回転速度と異なる回転速度で逆回転させる。そして、カムフォロア３０が第１ドエル領域２４に達すると、回転駆動装置Ｍを減速させ、カム曲線の終期休止工程Ｓ５が形成される。

【0025】

なお、図４に示すリフトアップ工程Ｓ２及びリフトダウン工程Ｓ４は、カム２０の回転の加速、及び減速が、割付角θ１のカム曲線形状（ＭＳ曲線形状）で、隣接する第１ドエル領域２４、及び第２ドエル領域２６と滑らかに繋がっており、リフト領域２５では安定した一定回転速度で回転する場合を示している。
なお、カム２０の回転の加速領域、及び減速領域の少なくとも一部が、リフト領域２５の端部（リフト領域２５の第１ドエル領域２４及び第２ドエル領域２６との接続部）にかかるように回転駆動装置Ｍを制御することで、通常のカム曲線形状よりさらに滑らかに加減速するようにしてもよい。すなわち、カム曲線形状に加え、リフト領域２５での回転駆動装置Ｍの変速によってリフトの特性を与えてもよい。

【0026】

本実施形態のカム装置１０は、上記したように、カム２０が往復回転することで、往復回転をカムフォロア３０の直動運動に変換する。その際、カム２０は、カムフォロア３０が不連続部２７を越えて回転することはない。なお、ここで言う直動運動とは、本実施形態のようなカムフォロア３０の直線運動に限定されず、カムフォロア３０に接続されたリンクの他端を中心とするカムフォロア３０の揺動運動も含まれる。

【0027】

上記したように、本実施形態のカム装置１０は、リフトアップ工程Ｓ２及びリフトダウン工程Ｓ４が、同一のリフト領域２５における正回転及び逆回転によって形成されるため、リフト領域２５の割付角θ１を従来のカム装置と比較して大きくすることができる。これにより、リフト領域２５での圧力角を小さくして滑らかな作動を可能とすると共に、カム装置１０を小型化することができる。

【0028】

例えば、カム２０のリフト量(Ｒ２－Ｒ１)を１２ｍｍ、リフト領域２５の割付角θ１を３１５°に設定すれば、リフト領域２５での圧力角は略６°となり、カムフォロア３０の円滑な作動が可能となる。さらに、カム軸２２の直径、及びカムフォロア３０の径を、それぞれφ２８ｍｍ、φ１６ｍｍとしたときのカム２０の最大半径Ｒ２は２８ｍｍとすることができ、後述する図５に示す従来の板カム１００（最大半径ｒ＝８７．５ｍｍ）と比較して大幅に小型化することができる。また、カム軸２２の径を細くすることができれば、さらなる小型化も可能となる。

【0029】

本発明に係るカム装置１０の作用は、従来のカム装置と比較することで、より一層理解が容易になる。図５は、第１実施形態のカム装置１０と同様のカム曲線（図４参照）を有する従来の板カム１００の側面図である。

【0030】

図５に示すように、従来の板カム１００は、第１リフト領域１０１と第２リフト領域１０２を有し、第１及び第２リフト領域１０１，１０２の間には、第１ドエル領域１０３、及び第２ドエル領域１０４が設けられている。第１及び第２リフト領域１０１，１０２のリフト量はいずれも１２ｍｍであり、第１リフト領域１０１の第１割付角θａは２５°、第２リフト領域１０２の第２割付角θｂは３０°である。

【0031】

リフト領域での圧力角を約３０°とした場合、割付角θａが２５°の第１リフト領域１０１で１２ｍｍのリフト量を得るためには、板カム１００の最大半径ｒは８７．５ｍｍとなる。カム軸１０５の直径、カムフォロア３０の直径は、それぞれ第１実施形態のカム装置１０と同じφ２８ｍｍ、φ１６ｍｍとした。

【0032】

この板カム１００を一定速度で回転することで、第１ドエル領域１０３、第１リフト領域１０１、第２ドエル領域１０４、及び第２リフト領域１０２により、それぞれ図４に示す初期休止工程Ｓ１、リフトアップ工程Ｓ２、中間休止工程Ｓ３、リフトダウン工程Ｓ４、及び終期休止工程Ｓ５を有するリフト量１２ｍｍのカム曲線が得られる。

【0033】

即ち、板カム１００の第１ドエル領域１０３が本実施形態のカム２０の第１ドエル領域２４に対応し、第１リフト領域１０１が正回転時のリフト領域２５に対応し、第２ドエル領域１０４が第２ドエル領域２６に対応し、第２リフト領域１０２が逆回転時のリフト領域２５に対応する。

【0034】

なお、本実施形態のカム装置１０において、従来の板カム１００のリフトアップ工程Ｓ２の変位速度（勾配）と同じ変位速度を得るには、正回転時におけるカム２０のリフト領域２５（割付角θ１＝３１５°）の通過時間を、従来の板カム１００の第１割付角θａ（２５°）の通過時間と同じ時間に設定することで、可能となる。また、カム装置１０において、従来の板カム１００のリフトダウン工程Ｓ４の変位速度（勾配）と同じ変位速度を得るには、逆回転時におけるカム２０のリフト領域２５（割付角θ１＝３１５°）の通過時間を、従来の板カム１００の第２割付角θｂ（３０°）の通過時間と同じ時間に設定することで、可能となる。

【0035】

このように、本実施形態のカム装置１０は、リフト領域２５に対する割付角θ１を極めて大きくすることができ、カム面が連続した閉軌道である従来の板カム１００の機構と比較してカム２０を大幅に小型化することができる。即ち、本実施形態のカム装置１０は、カム装置１０を小型化する機能と、リフト領域２５での圧力角を小さくして作動を滑らかにする機能を併せ持つ。さらに、カム２０の回転速度を変更することで、カムプロファイルを可変とする。

【0036】

以上説明したように、本実施形態のカム２０によれば、カムプロファイルは、周方向一端において、カム軸２２がカムフォロア３０によって逆方向に回転不能となる回転端２８を有し、該回転端２８から周方向他端（開放端２９）までカムフォロア３０が当接するカム面２１を備え、カム面２１の周方向他端は、カム軸２２からの距離が、カム軸２２と回転端２８との間の距離よりも大きい。これにより、カム２０は、同様の作動を行う従来の板カム１００と比較して、大幅に小型化できる。

【0037】

また、カム面２１は、カム２０の外面によって形成され、カム面２１の周方向他端は、カム軸２２が正方向の回転を許容する開放端２９とされ、回転端２８と開放端２９との間のカム面２１は、カムフォロア３０と非接触な不連続部２７を有する。これにより、カム２０は、リフト領域２５の割付角θ１を大きく設定でき、リフト領域２５での圧力角を小さくすることができる。

【0038】

また、カム面２１は、カム軸２２が正方向に回転するとき、カムフォロア３０のリフト量を増加させるリフト領域２５と、カム軸２２の正方向及び逆方向の回転に関わらず、カムフォロア３０のリフト量が一定の第１ドエル領域２４及び第２ドエル領域２６と、を備える。これにより、カム２０は、カム２０を正回転及び逆回転することで、リフトアップ、リフトダウン、及びリフト休止を有するカム曲線を形成することができる。

【0039】

また、第１ドエル領域２４及び第２ドエル領域２６は、リフト領域２５の周方向両側でそれぞれ所定の割付角θ２，θ３に亘って設けられている。これにより、カム２０は、第１ドエル領域２４及び第２ドエル領域２６によって、回転駆動装置Ｍの始動時、又は停止時のばらつきを吸収して、初期休止工程Ｓ１、中間休止工程Ｓ３、及び終期休止工程Ｓ５を形成できる。

【0040】

また、本実施形態のカム装置１０によれば、上記したカム２０と、該カム２０のカム軸２２周りの回転運動によって直動運動するカムフォロア３０と、カム軸２２を正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御して回転駆動する回転駆動装置Ｍと、を備える。これにより、カム装置１０は、カム２０をカム軸２２周りで正回転、逆回転、回転停止、及び回転速度制御して回転することで、従来の板カム１００と同様のカム曲線を有し、且つ従来のカム装置と比較して大幅に小型化することができる。

【0041】

また、カム面２１は、カム軸２２が正方向に回転するとき、カムフォロア３０のリフト量を増加させるリフト領域２５と、カム軸２２の正方向及び逆方向の回転に関わらず、カムフォロア３０のリフト量が一定の第１ドエル領域２４及び第２ドエル領域２６と、を備える。そして、カムフォロア３０の休止工程Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５は、第１ドエル領域２４及び第２ドエル領域２６、又はカム軸２２の回転停止により実現し、カムフォロア３０のリフトアップ工程Ｓ２、及びリフトダウン工程Ｓ４は、カム軸２２の正回転、及び逆回転により実現し、カムフォロア３０のリフトアップ工程Ｓ２、及びリフトダウン工程Ｓ４におけるカムフォロア３０の速度変化の全部又は一部をカム軸２２の回転速度制御により実現する。これにより、カム装置１０は、従来のカム装置と比較して大幅に小型化することができる。

【0042】

なお、上記実施形態では、回転端２８における圧力角αが９０°に設定されているが、回転端２８における圧力角αは、図６及び図７に示すように、６０°以上に設定されればよい。

【0043】

即ち、図６に示すように、回転端２８における圧力角αが６０°に設定されてもよく、或いは、図７に示すように、回転端２８における圧力角αが鈍角（α＞９０°）に設定されてもよい。ここで、回転端２８の圧力角αを６０°以上にすることで、実際の設計において十分な小型化が図られる。つまり、回転端２８の圧力角αを大きくすることで、回転端２８と開放端２９との間の割付角が小さくなり、これにより、リフト領域２５の割付角θ１を大きくすることができる。不連続部２７は、例えば、カッタ切込み部で形成することができる。
なお、回転端２８における圧力角αの上限は、図８に示すように、カムプロファイルの形状上、１８０°に設定される。

【0044】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のカム装置について図９～図１１を参照して説明する。図９は本発明の第２実施形態であるカム装置の側面図である。本実施形態のカム装置１０Ａは、カムプロファイルを有するカム面２１が外面に形成されたカム５０と、カム５０のカム軸２２を回転駆動する回転駆動装置Ｍ（図１参照）と、カム面２１の形状に沿って直動移動するカムフォロア３０と、を備える。本実施形態のカム装置１０Ａは、カム５０が、３つのドエル領域５１、５３、５５と、各ドエル領域の間に形成された２つのリフト領域５２、５４を備える点で第１実施形態のカム装置１０と異なる。

【0045】

具体的には、本実施形態のカム装置１０Ａでも、カムプロファイルを形成するカム面２１は、周方向の一部に、カムフォロア３０が接触しない不連続部５６を有して形成される。具体的に、カムプロファイルは、周方向一端において、カム軸２２が逆方向（時計方向）に回転不能となる回転端５７を有し、また、カム面２１の周方向他端は、カム軸２２からの距離（本実施形態では、後述する第３ドエル領域５５の半径Ｒ３）が、カム軸２２と回転端５７との間の距離（本実施形態では、後述する第１ドエル領域５１との境界における回転端５７の半径Ｒ１）よりも大きくなるように設計される。さらに、カム面２１の周方向他端は、カムフォロア３０が該周方向他端に当接している状態で、カム軸２２が正方向（反時計方向）の回転を許容する開放端５８とされる。

【0046】

さらに、カム面２１は、図９に示すように、回転端５７から時計回りに、第１ドエル領域５１、第１リフト領域５２、第２ドエル領域５３、第２リフト領域５４、及び第３ドエル領域５５を備える。
第１ドエル領域５１は、カム軸２２の中心Ｏからの半径Ｒ１が一定に設計される。第１リフト領域５２は、第１ドエル領域５１に連続して形成され、カム軸２２の中心Ｏからの半径Ｒが次第に大きくなるように設計される。第２ドエル領域５３は、第１リフト領域５２に連続して形成され、カム軸２２の中心Ｏからの半径Ｒ２が一定に設計される。第２リフト領域５４は、第２ドエル領域５３に連続して形成され、カム軸２２の中心Ｏからの半径Ｒが次第に大きくなるように設計される。第３ドエル領域５５は、第２リフト領域５４に連続して形成され、カム軸２２の中心Ｏからの半径Ｒ３が一定に設計される。第２ドエル領域５３の半径Ｒ２は、第１ドエル領域５１の半径Ｒ１より大きく、第３ドエル領域５５の半径Ｒ３は、第２ドエル領域５３の半径Ｒ２より大きい。また、不連続部５６は、周方向一端の回転端５７と、周方向他端の開放端５８との間に形成される。

【0047】

そして、第１ドエル領域５１は割付角θ４に割り付けられ、第１リフト領域５２は割付角θ５に割り付けられ、第２ドエル領域５３は割付角θ６に割り付けられ、第２リフト領域５４は割付角θ７に割り付けられ、第３ドエル領域５５は割付角θ８に割り付けられている。

【0048】

第１～第３ドエル領域５１、５３、５５の各割付角θ４、θ６、θ８は、回転駆動装置Ｍが始動して所定の速度に達する、あるいは所定の速度から減速して停止するのに必要なだけの割付角があればよい。第１リフト領域５２の割付角θ５、及び第２リフト領域５４の割付角θ７には、略３６０°の回転角度の内の大半の角度が割り付けられている。

【0049】

図９に示す不連続部５６は、カムフォロア３０との接触面が、カムフォロア３０の移動方向と平行に形成されて回転端５７での圧力角αが９０°であり、カム軸２２の逆回転によるカムフォロア３０の進行は不能である。

【0050】

図９に示すように、カムフォロア３０がカム面２１の回転端５７に接触している状態から、回転駆動装置Ｍを始動し、カムフォロア３０が第１ドエル領域５１を移動するまでの間に、カム５０を正回転で所定の一定速度となるように増速させる。そして、カム５０を所定の速度で第３ドエル領域５５まで正回転させる。さらに、第３ドエル領域５５において、回転駆動装置Ｍを減速させ、カム５０の正回転を停止する。これにより、初期休止工程Ｓ１１、第１リフトアップ工程Ｓ１２、第１中間休止工程Ｓ１３、第２リフトアップ工程Ｓ１４、及び第２中間休止工程Ｓ１５を有する図１０に示すカム曲線が形成される。

【0051】

また、カムフォロア３０が第３ドエル領域５５に位置する間に、回転駆動装置Ｍを始動し、カム５０を所定の一定速度になるまで逆回転で増速させる。そして、カム５０を第１ドエル領域５１まで逆回転させる。さらに、第１ドエル領域５１において、回転駆動装置Ｍを減速させ、カム５０の逆回転を停止する。これにより、第１リフトダウン工程Ｓ１６、第３中間休止工程Ｓ１７、第２リフトダウン工程Ｓ１８、及び終期休止工程Ｓ１９が形成される。

【0052】

本実施形態のカム装置１０Ａは、同じカムプロファイル上を正回転及び逆回転してカム曲線を形成するので、第１リフトアップ工程Ｓ１２と第１リフトダウン工程Ｓ１８、及び第２リフトアップ工程Ｓ１４と第２リフトダウン工程Ｓ１６の各リフト量は同じになる。

【0053】

図１０に示すリフトダウン工程Ｓ１６，Ｓ１８は、リフトアップ工程Ｓ１２，Ｓ１４より勾配が急になっている。これは、カム５０の逆回転速度を、正回転速度より速く回転させることで達成可能である。
また、第３中間休止工程Ｓ１７は、第１中間休止工程Ｓ１３よりも休止期間が長くなっている。これは、第３中間休止工程Ｓ１７において、カム５０の逆回転速度を正回転速度よりも減速又は一時的に停止させることで達成される。

【0054】

参考に、図１０に示すカム曲線が得られる従来の板カム１１０は、図１１において時計回りに、第１ドエル領域１１１、第１リフトアップ領域１１２、第２ドエル領域１１３、第２リフトアップ領域１１４、第３ドエル領域１１５、第１リフトダウン領域１１６、第４ドエル領域１１７、及び第２リフトダウン領域１１８が順に形成されて閉曲線となる。

【0055】

そして、板カム１１０を一定速度で正回転させることで、第１ドエル領域１１１はカム曲線の初期休止工程Ｓ１１を、第１リフトアップ領域１１２はカム曲線の第１リフトアップ工程Ｓ１２を、第２ドエル領域１１３はカム曲線の第１中間休止工程Ｓ１３を、第２リフトアップ領域１１４はカム曲線の第２リフトアップ工程Ｓ１４を、第３ドエル領域１１５はカム曲線の第２中間休止工程Ｓ１５を形成する。また、第１リフトダウン領域１１６はカム曲線の第１リフトダウン工程Ｓ１６を、第４ドエル領域１１７はカム曲線の第３中間休止工程Ｓ１７を、第２リフトダウン領域１１８はカム曲線の第２リフトダウン工程Ｓ１８を形成する。

【0056】

なお、第２実施形態のカム装置１０Ａにおいても、リフトアップ及びリフトダウンの始点、終点においてリフト量をさらになめらかに増加又は減速させるようにするため、第１実施形態のカム装置１０で説明したように、カム５０の回転の加速、及び減速の少なくとも一部が、リフト領域５２，５４の端部にかかるように回転駆動装置Ｍを制御してもよい。

【0057】

また、第１リフトアップ工程Ｓ１２、及び第１リフトダウン工程Ｓ１８を与える第１リフト領域５２と第２リフト領域５４とは、カム曲線を変えてもよく、例えば、図１０に示すように、曲線の中間に等速区間を持つ変形等速度曲線（Modified Constant Velocity,ＭＣＶ曲線）や変形正弦曲線（ＭＳ曲線）、サイクロイド曲線などを用いることもできる。

【0058】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態のカム装置について図１２を参照して説明する。図１２は第３実施形態のカム装置の側面図である。第３実施形態のカム装置１０Ｂは、カムプロファイルを有するカム面２１が外面に形成されたカム７０と、カム７０のカム軸２２を回転駆動する回転駆動装置Ｍ（図１参照）と、カム面２１の形状に沿って直動移動するカムフォロア３０と、を備える。

【0059】

本実施形態のカム装置１０Ｂは、カム７０が、リフト領域７１、不連続部２７及び回転端２８とから形成され、ドエル領域を有しない点で第１及び第２実施形態のカム装置１０，１０Ａと異なる。本実施形態のカム７０は、回転端２８から開放端２９まで、すべての割付角θ１がリフト領域７１に割り付けられている。これにより、リフト領域７１での圧力角が、さらに小さくなり、カム７０が小型化される。

【0060】

本実施形態のカム装置１０Ｂでは、リフト量のみがカムプロファイルで与えられ、カム曲線（図示せず）の休止工程、リフトアップ工程、及びリフトダウン工程は、回転駆動装置Ｍで制御されるカム７０の回転により与えられる。即ち、リフト領域７１上においてカム７０を停止させることで休止工程が形成され、カム７０の正回転によりリフトアップ工程が形成され、カム７０の逆回転によりリフトダウン工程が形成される。

【0061】

休止工程の位置（位相）及び回数は、リフト領域７１上におけるカム７０の停止位置及び停止回数を設定することで、任意の位置に、任意の回数の休止工程を設定可能である。また、休止工程の休止長さは、カム７０の停止時間を設定することで任意の休止長さが設定される。これにより、リフトアップ工程とリフトダウン工程とでパターン（位置及び長さ）が異なる休止工程も容易に設定が可能である。

【0062】

また、リフトアップ工程、及びリフトダウン工程の変位速度（勾配）は、回転駆動装置Ｍによりカム軸２２の回転速度を制御することで変更可能であり、カム７０の回転速度を速くすることで変位速度が速くなり（急勾配）、カム７０の回転速度を遅くすることで変位速度が遅くなる（緩勾配）。

【0063】

リフトアップ工程、及びリフトダウン工程のリフト量は、回転駆動装置Ｍによるカム７０の回転角度によって任意に変更することができる。即ち、複数のリフトアップ工程及び複数のリフトダウン工程を有するカム曲線の場合、各リフトアップ工程でのリフト量と、各リフトダウン工程でのリフト量とが異なるカム曲線も設定することができる。ただし、リフトアップ工程での合計リフト量と、リフトダウン工程での合計リフト量とは、同じリフト量とする必要がある。また、リフト量の上限は、リフト領域７１の最大リフト量によって制限される。
したがって、リフト領域７１での任意の位置での速度制御により、カムフォロア３０に任意の動作特性を与えることができ、また、任意の位置でドエルを再現するようにしてもよい。

【0064】

その他の構成及び効果は、第１実施形態のカム装置１０と同様である。

【0065】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態のカム装置について図１３を参照して説明する。図１３は本発明の第４実施形態であるカム装置の側面図である。第４実施形態のカム装置１０Ｃは、カム２０の代わりに、回転カムとしての溝カム８０を備える点で、第１実施形態のカム装置１０と異なる。

【0066】

本実施形態の溝カム８０は、図１３に示すように、カム軸２２寄りの周方向一端、即ち、カム軸２２の中心部Ｏから所定の距離離れた位置に回転端８２を有し、回転端８２からカム２０の外面まで連続する渦巻き状のカム溝８１を備える。渦巻き状のカム溝８１の内側面がカムフォロア３０と接触するカム面２１として作用する。また、カム面２１の周方向他端は、カム２０の外面に形成され、このカム面２１の周方向他端は、カム軸２２からの距離（本実施形態では、後述する第２ドエル領域８６の半径Ｒ２）が、カム軸２２と回転端８２との間の距離（本実施形態では、後述する第１ドエル領域８４との境界における回転端２８の半径Ｒ１）よりも大きい。回転端８２は、カム軸２２がカムフォロア３０によって逆方向に回転不能となり、また、カム面２１の周方向他端は、カム軸２２が正方向の回転を許容する開放端とされる。

【0067】

さらに、カム面２１は、図１３に示すように、回転端８２から時計回りに、第１ドエル領域８４、リフト領域８５、及び第２ドエル領域８６を備える。
第１ドエル領域８４は、カム軸２２の中心Ｏからの半径（距離）Ｒ１が一定に設計される。リフト領域８５は、第１ドエル領域２４に連続して形成され、カム軸２２の中心Ｏからの半径（距離）Ｒが次第に大きくなるように設計される。第２ドエル領域８６は、リフト領域８５に連続して形成され、カム軸２２の中心Ｏからの半径（距離）Ｒ２が、第１ドエル領域８４の半径Ｒ１より大きく、且つ一定に設計される。

【0068】

したがって、本実施形態では、リフト領域８５は、その割付角は３６０°以上となっており、圧力角がさらに低減されると共に、リフト量が増大する。

【0069】

そして、回転駆動装置Ｍによって溝カム８０が正回転することでカムフォロア３０がカム溝８１の形状に従って直動運動してリフトアップ工程が形成され、逆回転することでリフトダウン工程が形成される。また、第１ドエル領域８４及び第２ドエル領域８６によって、回転駆動装置Ｍの始動時、又は停止時のばらつきを吸収して、リフト休止工程が形成される。さらに、回転駆動装置Ｍによりカム軸２２（溝カム８０）の回転を制御すれば、休止工程の位置（位相）、回数、休止長さ、及びリフトアップ工程及びリフトダウン工程の変位速度（勾配）を任意に設定できるのは、第３実施形態のカム装置１０Ｂと同様である。

【0070】

以上説明したように、本実施形態であるカム装置１０Ｃによれば、カム面２１は、カム８０の表面に形成された、カム軸２２寄りの位置から外面まで連続する渦巻き状のカム溝８１の内側面によって形成され、カム溝８１の周方向他端は、カム軸２２が正方向の回転を許容する開放端とされている。これにより、カム装置１０Ｃは、割付角を３６０°以上に設定することができ、圧力角がさらに低減してカムフォロア３０を滑らかに作動させることができる。

【0071】

図１４は、本発明のカム装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが適用された機械装置により製造される部品の一例である玉軸受９０の部分破断図である。玉軸受９０は、内周面に外輪軌道９１ａが形成された外輪９１と、外周面に内輪軌道９２ａが形成された内輪９２と、外輪軌道９１ａと内輪軌道９２ａの間に転動自在に配設された複数の玉９３と、複数の玉９３を転動自在に保持する保持器９４とを備える。

【0072】

本発明のカム装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが適用された機械装置は、例えば、玉軸受９０の玉９３の組付け工程に使用される。また、本発明のカム装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが適用された機械装置は、玉軸受９０の組付け以外にも、電動パワーステアリング装置などの車両の部品の製造や、各種機械（動力を問わない）の部品の製造、電気部品の製造にも適用可能である。

【0073】

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

【0074】

例えば、上記実施形態では、従動節としてカムフォロア３０が直動する構成について説明したが、本発明のカムは、従動節が揺動する機構に適用されてもよい。

【0075】

また、複数のカム２０，５０，７０，８０を備えるカム装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃでは、それぞれのカム２０，５０，７０，８０に対応して複数の回転駆動装置Ｍを配設して、個別に異なる回転速度で回転させてもよい。この場合、それぞれの回転駆動装置Ｍの出力は小さくてよいので、回転駆動装置Ｍの小型化が可能となる。また、カム装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを作動部の近傍に配置することができ、カム装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを備える機械装置の小型化に寄与する。

【0076】

本出願は、２０１７年１１月６日出願の日本特許出願２０１７－２１４２３２に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

【符号の説明】

【0077】

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ カム装置
２０，５０，７０，８０ カム
２１ カム面
２２ カム軸
３０ カムフォロア
２４，２６，５１，５３，５５，８４，８６ ドエル領域
２５，５２，５４，７１，８５ リフト領域
２７，５６ 不連続部
２８，５７，８２ 回転端
Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７，Ｓ１９ 休止工程
Ｓ２，Ｓ１２，Ｓ１４ リフトアップ工程
Ｓ４，Ｓ１６，Ｓ１８ リフトダウン工程
９０ 玉軸受
α 回転端における圧力角
θ１～θ８ 割付角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】