特許 7593187 ローラ装置及びこれを用いた運動変換機構

(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】2024-11-25

(45)【発行日】2024-12-03

(54)【発明の名称】ローラ装置及びこれを用いた運動変換機構

(51)【国際特許分類】

   F16H 21/28 20060101AFI20241126BHJP

   F16H 25/14 20060101ALI20241126BHJP

   B21K 27/00 20060101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

F16H21/28

F16H25/14

B21K27/00 D

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021047836

(22)【出願日】2021-03-22

(65)【公開番号】P2022146722

(43)【公開日】2022-10-05

【審査請求日】2024-01-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000003713

【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076473

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100112900

【弁理士】

【氏名又は名称】江間 路子

(74)【代理人】

【識別番号】100198247

【弁理士】

【氏名又は名称】並河 伊佐夫

(72)【発明者】

【氏名】北野 巧也

(72)【発明者】

【氏名】浦西 伸生

【審査官】畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－１８３４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０７８７９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ２１／２８

Ｆ１６Ｈ ２５／１４

Ｂ２１Ｋ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

相手部材としてのカムに当接して回転するローラと、
前記ローラを支持する軸体であって、軸方向の中央に形成されたローラ取付部を両端部に共通の中心軸として規定された基準軸から偏心させた軸体と、
前記軸体の両端部がそれぞれ挿入される取付穴を有するブラケットと、
前記ブラケットの取付穴に前記軸体の端部を固定する固定手段と、
を備え、
前記ブラケットに対する前記軸体の相対回転に基づいて、所定方向における前記取付穴から前記ローラの外面までの距離が調整可能に構成されており、
前記固定手段は、
前記軸体の端部に形成された先細りのテーパ部と、
前記軸体の端部に形成され軸方向に延びるねじ部と、
前記軸体の端部と前記取付穴の内周面との間に配設された断面が楔形状のスリーブ部材と、
前記ねじ部と螺合した状態で前記スリーブ部材を軸方向に押圧する固定力調整部材と、
を備えている、ローラ装置。

【請求項2】

前記軸体の端部に形成された前記ねじ部は雌ねじ部であって、該雌ねじ部は軸直交方向において前記テーパ部と重複する位置に形成され、
前記固定力調整部材には前記雌ねじ部と螺合する雄ねじ部が形成されている、請求項１に記載のローラ装置。

【請求項3】

駆動軸周りに回転するカムと、該カムのカム面に当接するローラ部とを備え、前記駆動軸の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構であって、
前記ローラ部が請求項１，２の何れかに記載のローラ装置を用いて構成されている、運動変換機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、カムに当接させて用いられるローラ装置及びこれを用いた運動変換機構に関する。

【背景技術】

【0002】

ダイ及びパンチを備えた鍛造加工部が水平方向に複数並設された多段式鍛造プレス機には、ワークを挟持して次工程の鍛造加工部に搬送するトランスファ装置が設けられている。トランスファ装置において駆動源の回転運動を所望の直線運動に変換する機構として、揺動可能なレバーの一端に設けたローラをカムの外周面（カム面）上に圧接させた構成のものが一般的に採用されている（例えば、下記特許文献１参照）。

【0003】

図７はその一例を示した図で、カム１００のカム面１００ａ上にローラ１０２を圧接させた状態を示している、なお、１０４は支軸１０５周りに揺動する揺動レバーである。同図で示すようにカム面１００ａとローラ１０２との当接により揺動レバー１０４の位置が規定されている。

【0004】

このような運動変換機構においては、図７において２点鎖線で示すように、摩耗により、また平滑化のための修正によりカム面１００ａが削られて、新たなカム面１００ａ'となった場合、新たなカム面１００ａ'に対応可能なローラ径を決定した上で、素材から新たなローラ１０２'を作製して、揺動レバー１０４に取り付けなければならず、その調整作業に時間を要していた。特に、１つの機構で複数のカムを有する構造においては、１個のカムの動作が他のカムの動作に影響を及ぼす為、各カムの調整が非常に難しい。このため本機構が２つのカムを有する場合には、調整作業に多大な時間を要していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１３－７８７９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は以上のような事情を背景とし、カム面と当接するローラ外面の位置を容易に調整することができるローラ装置及びこれを用いた運動変換機構を提供することを目的としてなされたものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

而して本発明のローラ装置は、相手部材としてのカムに当接して回転するローラと、
前記ローラを支持する軸体であって、軸方向の中央に形成されたローラ取付部を両端部に共通の中心軸として規定された基準軸から偏心させた軸体と、
前記軸体の両端部がそれぞれ挿入される取付穴を有するブラケットと、
前記ブラケットの取付穴に前記軸体の端部を固定する固定手段と、
を備え、
前記ブラケットに対する前記軸体の相対回転に基づいて、所定方向における前記取付穴から前記ローラの外面までの距離が調整可能に構成されていることを特徴とする。

【0008】

このように規定された本発明のローラ装置によれば、ブラケットの取付穴からカム面と当接するローラ外面までの距離が、軸体が有する偏心量と、ローラの外径とで規定される。このため、ローラ自体の径を変更することなく、取付穴に挿入された軸体を相対回転させ、カム面方向の偏心量を変化させることで、カム面と当接するローラ外面の位置を容易に調整することができる。

【0009】

また本発明のローラ装置では、前記固定手段を、
前記軸体の端部に形成された先細りのテーパ部と、
前記軸体の端部に形成され軸方向に延びるねじ部と、
前記軸体の端部と前記取付穴の内周面との間に配設された断面が楔形状のスリーブ部材と、
前記ねじ部と螺合した状態で前記スリーブ部材を軸方向に押圧する固定力調整部材と、
を備える構成とすることができる。

【0010】

このようにすることで、固定力調整部材に対する回転操作に基づいて、所望の角度まで回転させた状態の軸体を取付穴に対して回転不能に固定することができる。

【0011】

ここで本発明のローラ装置では、前記軸体の端部に形成された前記ねじ部を雌ねじ部とし、該雌ねじ部を軸直交方向において前記テーパ部と重複する位置に形成し、
前記固定力調整部材に前記雌ねじ部と螺合する雄ねじ部を形成することができる。
このようにすることで、ローラ装置の軸方向寸法を抑えることができる。例えば、固定手段をブラケット内に収めることが可能となり、周囲物との干渉を防止することができる。

【0012】

本発明の運動変換機構は、駆動軸周りに回転するカムと、該カムのカム面に当接するローラ部とを備え、前記駆動軸の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構であって、
前記ローラ部が本発明のローラ装置を用いて構成されていることを特徴とする。
このように規定された本発明の運動変換機構によれば、上述の本発明のローラ装置と同様の効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は本発明の一実施形態のローラ装置を含んで構成されたトランスファ装置の概略構成図である。

【図2】図２は同ローラ装置の断面図である。

【図3】図３は同ローラ装置を構成部品に分解して示した断面図である。

【図4】図４は同ローラ装置を構成部品に分解して示した斜視図である。

【図5】図５は図２のＶ－Ｖ断面における基準軸に対するローラ外面の位置を模式的に示した図である。

【図6】図６は同ローラ装置の作用説明図である。

【図7】図７は従来の運動変換機構の問題点を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に本発明の一実施形態のローラ装置及びこれを用いた運動変換機構を図面に基づいて詳しく説明する。図１は本発明の一実施形態のローラ装置を含んで構成されたトランスファ装置の概略構成図である。同図において、１は図示を省略するダイ及びパンチを備えた鍛造加工部が水平方向に複数並設された多段式鍛造プレス機に備えられたトランスファ装置で、ワークＷを挟持して略水平方向に位置する次工程の鍛造加工部に搬送するものである。

【0015】

トランスファ装置１は、開閉可能な一対の把持爪４，４を有する上クランパ６と、爪間距離が固定された一対の固定爪８，８を有する下クランパ１０と、を備え、これら四つの爪４，４，８，８でワークＷを把持するように構成されている。

【0016】

トランスファ装置１は、上記クランパ６及び１０を隣の鍛造加工部に向けて水平方向に移動させるための移動機構１３を備えている。移動機構１３は、駆動軸１５、カム１４，１６、揺動レバー１８、連結部材２２、互いに平行に配置された上スライドバー２４及び下スライドバー２５等で構成された、駆動軸１５の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構である。

【0017】

カム１４，１６は駆動軸１５に固設されており、図示を省略する駆動手段により駆動軸１５が回転すると駆動軸１５とともに回転する。

【0018】

揺動レバー１８は、図中下向きに延びた先の端部にカム１４のカム面（外周面）１４ａに当接するローラ２０を有し、また図中左向きに延びた先の端部にカム１６のカム面１６ｂに当接するローラ２０Ｂを有している。これらローラ２０，２０Ｂは図示を省略する付勢手段によって適宜カム面１４ａ，１６ｂの側に付勢されており、ローラとカム面とが適宜圧接するように図られている。そしてカム１４及び１６が駆動軸１５の回転を受けて回転すると、所定のタイミングでローラ２０がカム１４のカム面１４ａ上を転動し、またローラ２０Ｂがカム１６のカム面１６ｂ上を転動し、揺動レバー１８自身は支軸１９周りに揺動する。一方、揺動レバー１８の上向きに延びた先の端部は連結部材２２に連結されている。

【0019】

スライドバー２４，２５のうち、一方の上スライドバー２４には複数の上クランパ６が並設された上クランプベース２６が固定され、他方のスライドバー２５には複数の下クランパ１０が並設された下クランプベース２７が固定されている。これらスライドバー２４，２５は互いに平行に配置された状態でガイド部材２９により、水平方向に移動可能に支持されるとともに、連結部材２２によって一体的に移動するように連結されている。

【0020】

このように構成されたトランスファ装置１では、カム１４，１６が回転するとその回転運動は揺動レバー１８によって水平方向の直線往復運動に変換されて一対のスライドバー２４，２５に伝達され、これら一対のスライドバー２４，２５が一体的に水平方向に移動する。これによりワークＷを把持するクランパ６，１０もまた並設された鍛造加工部の間を水平方向に移動することとなる。

【0021】

上記トランスファ装置１の移動機構１３においては、カム１４に当接するローラ２０を含む部位、及び、カム１６に当接するローラ２０Ｂを含む部位のそれぞれに本実施形態のローラ装置３０が用いられている。以下ではローラ２０を含む部位に用いられたローラ装置を例に、ローラ装置の構成を詳しく説明する。図２はローラ２０を含む部位に用いられたローラ装置３０の断面図、図３および図４はローラ装置３０を構成部品に分解して示した断面図及び斜視図である。
図２で示すように、ローラ装置３０は、カム１４に当接して回転するローラ２０、軸体３２、ブラケット４５、一対のスリーブ部材５０，５１および固定力調整部材６０，６１を備えている。

【0022】

ブラケット４５は対向配置された板状部材４５ａ，４５ｂを含んで構成され、軸体３２の両端部がそれぞれ挿入させる一対の取付穴４６，４７が同軸状に形成されている。２つの取付穴４６，４７は径が異なっており、図中左側の取付穴４６の径が大で、図中右側の取付穴４７の径が小とされている。

【0023】

軸体３２は、ローラ２０の内径部を軸方向に貫通する軸孔２１に挿通させて、ローラ２０を支持する棒状の部材である。その両端部には共通の中心軸として規定された基準軸Ｏ周りに回転対称な形状とされたテーパ部３３，３４、詳しくは軸方向の先端側に向かうにつれて径方向寸法が小さくなる先細りのテーパ部３３，３４が形成されている。テーパ部３３，３４は基端（ローラ取付部３８側）の径（外径）が異なっており、図中左側の第１のテーパ部３３は基端の径が大で、図中右側の第２のテーパ部３４は基端の径が小とされている。軸体３２の内部には軸方向に貫通する貫通穴３５が形成されている。その両端部にはそれぞれ軸方向に延びる雌ねじ部３６，３６が形成されている。
なお、第１のテーパ部３３の端面には小径のピン孔３７，３７が形成されている。ピン孔３７，３７は、ブラケット４５の取付穴４６，４７に挿入された軸体３２を固定する際の位置決めで使用される。

【0024】

軸体３２の軸方向の中央には円柱形状のローラ取付部３８が形成されている。図２で示すように、ローラ２０はこのローラ取付部３８に外嵌した状態で支持される。ローラ取付部３８は、その中心軸Ｏ１が基準軸Ｏに対して図中の上方側に偏心するように形成されている。本例では偏心量δとして１ｍｍを例示することができる。

【0025】

図５は図２のＶ－Ｖ断面における基準軸Ｏに対するローラ外面２０ａの位置を模式的に示した図である。同図では、基準軸Ｏに対してローラ取付部３８が偏心量δだけ図中の上方側に偏心させた場合のローラ外面２０ａの位置が実線で示され、この状態から基準軸Ｏ周りに軸体３２を１８０°回転させた場合のローラ外面２０ａの位置が２点鎖線で示されている。このように軸体３２を基準軸Ｏ周りに回転させることで基準軸Ｏからローラ外面２０ａまでの距離を２δの範囲内で調整することができる。

【0026】

この軸体３２において、ローラ取付部３８の径と第２のテーパ部３４の基端の径を比較すると、ローラ取付部３８の径が大、第２のテーパ部３４の基端の径が小で、図４で示すように、第２のテーパ部３４とローラ取付部３８との境界には全周に亘って第２のテーパ部３４側を向いた段差面３９が形成されている。
また、ローラ取付部３８の径と第１のテーパ部３３の基端の径を比較すると、第１のテーパ部３３の基端の径が大、ローラ取付部３８の径が小で、第１のテーパ部３３とローラ取付部３８との境界には図中の上部を除いて略全周に亘ってローラ取付部３８側を向いた段差面４０が形成されている。

【0027】

次に、スリーブ部材５０，５１は、断面が楔形状、詳しくは断面略直角三角形の筒状部材である。スリーブ部材５０，５１は、軸体３２の端部とブラケット４５の取付穴４６，４７の内周面との間に配設された状態で、取付穴４６，４７の内周面と対向する外周面５３と、テーパ部３３，３４の外周面に対向する傾斜状の内周面５４と、軸体３２の軸方向と直交する端面５５とを有している。
また図４で示すように、スリーブ部材５０，５１には周方向の４箇所に、断面視で板厚が薄い先端から板厚が厚い基端側にかけてスリット２７が形成されている。詳しくは先端から基端まで貫通する長いスリット２７ａが１つ形成され、基端に達していない短いスリット２７ｂが３つ形成されている。これらスリット２７ａ及び２７ｂによってスリーブ部材５０，５１の先端側は径方向に撓みやすくなっている。

【0028】

固定力調整部材６０，６１は、雄ねじ部６３と雄ねじ部６３の一端側に設けられたフランジ部６４を備えたボルト状の部材である。但し、固定力調整部材６０と６１ではフランジ部６４の径が異なっている。図２で示すように、大径の取付穴４６内に収容される固定力調整部材６０はフランジ部６４の径が大で、小径の取付穴４７内に収容される固定力調整部材６１はフランジ部６４の径が小とされている。

【0029】

図２で示すように、固定力調整部材６０，６１はそれぞれ軸体３２の雌ねじ部３６，３６と螺合した状態で、そのフランジ部６４がスリーブ部材５０，５１の基端側の端面５５に当接して、ねじ送りの動作にともなってスリーブ部材５０，５１を軸方向に押圧するように構成されている。即ち、フランジ部６４は本発明の押圧部を構成する。
なおフランジ部６４の雌ねじ部３６とは反対側の面には、固定力調整部材６０，６１をねじ送りする際に使用される六角穴６６が形成されている。

【0030】

以上のようにローラ装置３０では、軸体３２の端部に形成されたテーパ部３３，３４と、軸体３２の端部に形成された雌ねじ部３６，３６と、軸体３２の端部と取付穴４６，４７の内周面との間に配設されたスリーブ部材５０，５１と、雌ねじ部３６，３６と螺合した状態でスリーブ部材５０，５１を軸方向に押圧する固定力調整部材６０，６１を含んで、軸体３２をブラケット４５に固定する固定手段が構成されている。
を備えている、

【0031】

かかる固定手段によれば、図２で示すようにローラ装置３０が組付けられた状態で、固定力調整部材６０，６１のねじ込み量を変えることで、軸体３２とブラケット４５との固定力を変化させることが可能である。固定力調整部材６０，６１のねじ込み量が少ない場合、ブラケット４５に対する軸体３２の相対回転が許容される。その状態から固定力調整部材６０，６１を更に軸体３２の中央に向けてねじ込んだ場合には、スリーブ部材５０，５１が取付穴４６，４７の内周面と軸体３２の端部との間に強く押し込まれて、軸体３２が回転不能に固定される。

【0032】

以上のように構成された本実施形態のローラ装置３０によれば、ブラケット４５の取付穴４６，４７からカム面と当接するローラ外面２０ａまでの距離が、軸体３２が有する偏心量と、ローラ２０の外径とで規定される。このため、例えば図６において２点鎖線で示すように、摩耗により、また平滑化のための修正によりカム１４のカム面１４ａが削られた場合であっても、軸体３２を相対回転させ、カム面方向の偏心量を変化させることで、カム面１４ａと当接するローラ外面２０ａの位置を実線で表す位置から２点鎖線で表す位置に、容易に調整することができる。

【0033】

そしてローラ外面２０ａの位置が調整された後は、固定力調整部材６０，６１を軸体３２の中央に向けてねじ込むことで、軸体３２をブラケット４５に対し回転不能に固定することができる。

【0034】

本実施形態のローラ装置３０では、軸体３２の端部のテーパ部３３，３４と軸直交方向において重複する位置に雌ねじ部３６，３６を形成し、固定力調整部材６０，６１に雌ねじ部３６，３６と螺合する雄ねじ部６３，６３を形成することで、ローラ装置３０の軸方向寸法が抑えられており、固定手段をブラケット４５内に収めることが可能となり、周囲物との干渉を防止することができる。

【0035】

以上本発明のローラ装置および運動変換機構について詳しく説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ローラ装置における固定手段については軸体側に雄ねじ部を設け、固定力調整部材をナットで構成することも可能である。また、本発明のローラ装置を用いて構成される運動変換機構は、トランスファ装置の移動機構以外の運動変換機構に適用することも可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。

【符号の説明】

【0036】

１３ 移動機構（運動変換機構）
１４，１６ カム
１８ 揺動レバー
２０，２０Ｂ ローラ
３０ ローラ装置
３２ 軸体
３３，３４ テーパ部
３６ 雌ねじ部
３８ ローラ取付部
４５ ブラケット
４６，４７ 取付穴
５０，５１ スリーブ部材
６０，６１ 固定力調整部材
６３ 雄ねじ部
６４ フランジ部（押圧部）
Ｏ 基準軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】