JP6613468B2 - 回転軸用バランサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転軸用バランサ装置に関し、特にアシスト力を強化可能で且つ全体としてコンパクトに形成可能な回転軸用バランサ装置に関するものである。

本体フレームの軸支持部材に回転自在に支持された回転軸を駆動する電動モータを含む駆動機構の負荷を軽減する種々の回転軸用バランサ装置であって、回転軸に付設されたカム部材と、このカム部材に追従するカム追従子と、このカム追従子をカム部材の方へ付勢するガススプリング等の付勢手段とを備えたバランサ装置が提案されている。

特許文献１には、インデクサー装置に１本のガススプリングとカム機構とからなるバランサ装置を設けた例が開示されている。回転軸の端部にカム部材が付設され、カム部材の下方にガススプリングが鉛直方向向きに配設され、ガススプリングの出力ロッドの上端部にカム追従部材が付設されている。

特許文献２には、プレス機械に慣性負荷変動を補償する弾性力発生シリンダとカム機構とからなるバランサ装置を設けた例が開示されている。弾性力発生用シリンダの出力ロッドの先端にカム追従部材が付設され、トルク補償用板カムの下方に弾性力発生シリンダが鉛直姿勢に配設されている。

特許文献３には、機械装置の回転軸に発生する変動トルクを相殺する変動トルク相殺装置であって、エアシリンダと圧縮スプリングとカム機構とからなる変動トルク相殺装置が開示されている。回転軸に板カムが付設され、この板カムの水平方向の側方空間にカム追従子と、このカム追従子を板カムの方へ付勢する１つの付勢用シリンダが水平姿勢に配設されている。

特許文献４には、インデクサー装置にガススプリングとカム機構とからなるバランサ装置を設けた例が開示されている。回転軸の端部に板カムが付設され、この板カムの真上の位置にガススプリングが鉛直姿勢に配置され、ガススプリングの出力ロッドの先端部にカム追従子が装着されている。

国際公開ＷＯ２００５／０３８２９１号公報 特開平７−１１６８９７号公報 特開平９−２７７０９４号公報 特開２０１３−３２８２７号公報

従来の回転軸用バランサ装置においては、カム追従子をガススプリング等の１つの付勢手段で付勢する構造であるため、付勢力を強化することが難しい。また、カム部材とカム追従子と付勢手段とを一直線上に配置する関係上、バランサ装置の全高（又は全幅）が大きくなり、バランサ装置が大型化してしまう。

しかも、カム部材及びカム追従子の両側のデッドスペースを有効活用してバランサ装置の少なくとも一部を配置することができないため、バランサ装置を小型化する上で不利である。更に、カム部材からカム追従子に付勢手段の軸心と交差する方向の横力が作用するため、ガススプリングの出力ロッド等に悪影響を及ぼし、耐久性が低下する。

本発明の目的は、全高（又は全幅）を小さくして小型化可能な回転軸用バランサ装置を提供すること、付勢手段の付勢力を強化可能で且つ耐久性を向上できる回転軸用バランサ装置を提供すること等である。

請求項１の回転軸用バランサ装置は、軸支持部材に回転自在に支持された回転軸を駆動する電動モータを含む駆動機構の負荷を軽減する回転軸用バランサ装置において、前記回転軸に固定されたカム部材と、前記カム部材の外周面に当接して追従する回転自在のカム追従部材と、前記カム部材の回転中心とカム追従部材の回転中心を含む基準平面と直交する方向に延び且つ長さ方向の中央部にカム追従部材が装着された架橋部材と、前記架橋部材の両端部を前記基準平面内で前記カム部材の回転中心と直交する基準方向と平行方向へ移動自在に案内する１対の案内機構と、前記架橋部材の両端部又は両端近傍部を、前記カム追従部材が前記カム部材に接近する方向へ付勢する１対の付勢手段とを備えたことを特徴としている。

請求項２の回転軸用バランサ装置は、請求項１の発明において、前記架橋部材の一部が、前記カム部材の下側の下側空間に配設され、前記各案内機構が、前記基準平面と直交方向に前記カム部材から離隔した側方に配設されたことを特徴としている。

請求項３の回転軸用バランサ装置は、請求項１又は２の発明において、前記各案内機構は、前記軸支持部材に付設され且つ前記基準方向と平行方向に延びる案内部材と、この案内部材が摺動自在に挿入され且つ前記架橋部材に形成された摺動孔とを備えたことを特徴としている。

請求項４の回転軸用バランサ装置は、請求項３の発明において、前記各付勢手段は、前記案内部材に内装されたガススプリングを備えたことを特徴としている。
請求項５の回転軸用バランサ装置は、請求項４の発明において、前記ガススプリングは、そのシリンダ本体に対して出力ロッドを下方へ進出させるように構成されていることを特徴としている。

請求項６の回転軸用バランサ装置は、請求項４の発明において、前記ガススプリングは、そのシリンダ本体に対して出力ロッドを上方へ進出させるように構成されていることを特徴としている。
請求項７の回転軸用バランサ装置は、請求項３の発明において、前記各付勢手段は、前記案内部材の上端部に固定されたガススプリングを備えたことを特徴としている。

請求項８の回転軸用バランサ装置は、請求項１の発明において、前記架橋部材は、前記回転軸とカム部材の外周側を囲む矩形枠状部材の一部分で構成されたことを特徴としている。

請求項９の回転軸用バランサ装置は、請求項８の発明において、前記各案内機構は、前記軸支持部材に付設され且つ前記基準方向と平行方向へ延びる案内部材と、この案内部材が摺動自在に挿入され且つ前記架橋部材に形成された摺動孔とを備え、前記各付勢手段は、前記案内部材として機能するガススプリングを備えたことを特徴としている。

請求項１０の回転軸用バランサ装置は、請求項３又は９の発明において、前記各案内機構は、前記摺動孔の内周壁部の一部に装着されたブッシュを有することを特徴としている。

請求項１１の回転軸用バランサ装置は、請求項１の発明において、前記回転軸の軸心に対して前記カム追従部材と反対側の近傍位置において、前記カム追従部材が前記カム部材を押圧する第１の押圧力と逆方向向きの第２の押圧力を前記回転軸に作用させるバックアップ手段を設けたことを特徴としている

請求項１２の回転軸用バランサ装置は、請求項８の発明において、前記回転軸の軸心方向に対向する前記矩形枠状部材の両面の所定部分に相対回転自在に摺接する傾動防止板を前記回転軸に付設したことを特徴としている

請求項１３の回転軸用バランサ装置は、請求項１の発明において、前記回転軸とこの回転軸に相対回転自在に挿入されて軸支持部材に固定された挿入軸とに複数の流体通路を接続するロータリジョイントが組み込まれたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、カム部材の回転中心とカム追従部材の回転中心を含む基準平面と直交する方向に延びる架橋部材を設け、架橋部材の中央部にカム追従部材を設け、架橋部材の両端部を前記基準平面内でカム部材の回転中心と直交する基準方向と平行方向に移動自在に案内する１対の案内機構を設け、架橋部材の両端部又は両端近傍部を付勢する１対の付勢手段を設けるため、カム部材とカム追従部材と付勢手段を一直線上に配置した場合のバランサ装置の全高（又は全幅）より、バランサ装置の全高（又は全幅）を小さくしてバランサ装置を小型化できる。

しかも、１対の付勢手段で架橋部材及びカム追従部材を付勢する構造にしたため、バランサ装置を大型化することなく付勢力を強化することができ、カム部材の小型化を図り、バランサ装置の小型化を図ることができる。カム部材からカム追従部材を介して１対の付勢手段に作用する横力（付勢手段の軸心と交差する方向の力）を１対の案内機構で支持することができるため、付勢手段の出力ロッド等に無理な横力が作用せず、付勢手段の耐久性を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、架橋部材の一部がカム部材の下側の下側空間に配設されるため、カム部材の下側のデッドスペースを活用して架橋部材の一部を配設できる。 また、各案内機構が前記基準平面と直交方向にカム部材から離隔した側方に配設されるため、バランサ装置の全高（全幅）を小さくでき、設計の自由度を高めることができる。

請求項３の発明によれば、前記各案内機構は、前記軸支持部材に付設され且つ前記基準方向と平行方向に延びる案内部材と、この案内部材が摺動自在に挿入され且つ前記架橋部材に形成された摺動孔とを備えているため、架橋部材が前記基準方向と平行方向へ移動する動作を円滑に案内することができる。

請求項８の発明によれば、架橋部材を矩形枠状部材の一部分で構成するため、架橋部材の剛性、強度を高める上で有利である。
請求項９の発明によれば、付勢手段のガススプリングを有効活用して案内機構を構成したため、構造を簡単化することができる。

請求項１０の発明によれば、前記各案内機構は、摺動孔の内周壁部の一部に装着されたブッシュを有するため、摺動性を高めることができる。

請求項１１の発明によれば、バックアップ手段を設けるため、カム追従部材からカム部材に作用する第１の押圧力の一部又は全部に対抗するバックアップ力を作用させて、回転軸に作用する力の不釣り合い状態を軽減することができる。

請求項１２の発明によれば、カム追従部材と架橋部材の両側から１対の傾動防止板で挟む状態に支持するため、カム追従部材とカム部材が回転軸の軸心方向へ倒れないように拘束することができ、回転軸用バランサ装置の耐久性を高めることができる。

請求項１３の発明によれば、回転軸と挿入軸に複数の流体通路を接続するロータリージョイントを組み込むため、回転軸を経由して加圧流体を供給可能になる。
その他、請求項４〜７、１０の発明の効果については実施例の記載を参照されたし。

本発明の実施例に係るインデクサー装置の一部縦断正面図である。 前記インデクサー装置の左端側部分を拡大した要部拡大図である。 前記インデクサー装置の回転軸用バランサ装置の横断平面図である。 前記回転軸用バランサ装置の縦断側面図である。 実施例２に係る図４相当図である。 実施例３に係る図４相当図である。 実施例４に係る図３相当図である。 図７のVIII−VIII線断面図である。 図７のIX−IX線断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

本実施例は、工作機械による機械加工に供するワークＷを着脱可能に装着するインデクサー装置１に、本願特有の回転軸用バランサ装置６０を適用した場合の一例である。以下、図１における上下左右方向を上下左右方向として説明する。

図１に示すように、インデクサー装置１は、基台２、揺動テーブル３、この揺動テーブル３の左右の支持腕３ａ，３ｂの上部に固定された左右１対の回転軸４，５、回転軸４を回転自在に支持する左側軸支持部材６、回転軸５を回転自在に支持する右側軸支持部材７、回転軸４の内部に装備されたロータリジョイント８、回転軸５の内部に装備されたロータリジョイント９、揺動テーブル３と回転軸４，５を水平な回転軸心回りに回転駆動する電動モータ１０ａを有する回動駆動機構１０、回転軸用バランサ装置６０等を備えている。

図１に示すように、揺動テーブル３には、複数のワーク受部１１と複数の油圧式クランプ装置１２が装備されている。揺動テーブル３の左右両端部には上方へ延びる支持腕３ａ，３ｂが夫々連結され、支持腕３ａの上部が回転軸４に連結され、支持腕３ｂの上部が回転軸５に連結されている。

次に、左側軸支持部材６と、回転軸４と、ロータリジョイント８と、回動駆動機構１０について説明する。図１に示すように、基台２の左端側部分の上に基板部材１３が固定され、この基板部材１３に外形が直方体状のケース部材１４が固定され、このケース部材１４には環状の内側軸受支持部材１５と外側軸受支持部材１６とが固定されている。ケース部材１４の４隅部が鉛直のボルト（図示略）で基板部材１３に固定されている。尚、上記のケース部材１４と内側軸受支持部材１５と外側軸受支持部材１６とが「左側軸支持部材６」に相当する。

図１、図２に示すように、回転軸４は左右方向向きの水平軸心を有する筒状部材で構成され、回転軸４の右端部に環状部材１７と環状の連結部材１８とが固定され、連結部材１８は支持腕３ａに連結されている。環状部材１７はクロスローラベアリング１９を介して内側軸受支持部材１５に回転自在に支持され、クロスローラベアリング１９の右側近傍にはシール部材２０が装着されている。回転軸４の左端部はボールベアリング２１とシール部材２２を介して外側軸受支持部材１６に回転自在に支持されている。

次に、ロータリジョイント８について説明する。
図１、図２に示すように、ロータリジョイント８は、回転軸４とこの回転軸４に挿入された挿入軸２３とで構成されている。挿入軸２３は外側軸受支持部材１６に固定された静止部材である。挿入軸２３の左端部にフランジ部２３ａが形成され、挿入軸２３の左端近傍部はニードルベアリング２４を介して回転軸４に支持され、挿入軸２３の右端部はボールベアリング２５とシール部材２６を介して回転軸４と連結部材１８に支持されている。

挿入軸２３には外部の油圧供給源に接続される複数の油路２７が形成され、回転軸４には複数の油路２８が形成され、それら複数の油路２８は、連結部材１８内の油路２９と支持腕３ａ内の油路３０を介して油圧式クランプ装置１２に接続されている。回転軸４の内周部には挿入軸２３内の複数の油路２７と回転軸４内の複数の油路２８とを接続するための複数の環状溝３１が形成されている。複数の油路２７は油圧供給源に接続される。挿入軸２３の中心部には、切削液を供給又は排出する切削液通路３０が貫通状に形成されている。

次に、回動駆動機構１０について説明する。
図１、図２に示すように、回転軸４の左端寄り部分には、放射方向の軸心を有する複数の小径ローラ３２が周方向に所定間隔おきに取り付けられ、回転軸４の下側における複数の小径ローラ３２に対応する位置には、下側の少数の小径ローラ３２が係合するローラギヤカム３３が回転軸４の軸心と直交する方向向きに配設されている。このローラギヤカム３３から後方へ延びるカム軸３３ａを回転駆動可能な減速機付き電動モータ１０ａがケース部材１４の後部に装備されている。

次に、右側軸支持部材７と、回転軸５について説明する。
図１、図３に示すように、基台２の右端側部分の上に基板部材４１が固定され、この基板部材４１の上に外形が直方体状のケース部材４２が鉛直の４本のボルト４２ｂで固定されている。このケース部材４２の中段部に左右方向向きの水平軸心を有する回転軸５が装着されている。回転軸５は、回転軸本体５ａと、この回転軸本体５ａに内嵌して固定された内側回転軸５ｂとを備えている。右側の回転軸５の軸心と左側の回転軸４の軸心は左右方向に延びる共通の水平直線上にある。

回転軸５の左端部に連結部材４３が複数のボルト４３ａで固定され、この連結部材４３は揺動テーブル３の支持腕３ｂに連結されている。ケース部材４２の右側壁部には大径の円形開口４２ａが形成され、この円形開口４２ａを塞ぐ軸受支持部材４４が装着され、この軸受支持部材４４の外周部が複数のボルト４５でケース部材４２に固定されている。

軸受支持部材４４の中央部の円形開口４４ａを塞ぐ蓋部材４６が設けられ、この蓋部材４６の外周部が複数のボルト４７で軸受支持部材４４に固定されている。

回転軸５の左端寄り部位は、ローラベアリング４８を介してケース部材４２に回転自在に支持され、回転軸５の右端部は、ローラベアリング４９を介して軸受支持部材４４に回転自在に支持されている。回転軸５は筒状部材で構成され、その内部に挿入軸５０が挿入され、この挿入軸５０の左端部はボールベアリング５１とシール部材５２を介して回転軸５に相対回転自在に支持され、挿入軸５０の右端部はボールベアリング５３を介して回転軸５に相対回転自在に支持されている。挿入軸５０は複数のボルト５０ａにより蓋部材４６に連結され、挿入軸５０は静止部材である。尚、回転軸５を回転軸本体５ａと内側回転軸５ｂとで構成したので、回転軸５の内部にボールベアリング５１とシール部材５２の装着が可能になった。

次に、ロータリジョイント９について説明する。
図１、図３に示すように、ロータリジョイント９は、回転軸５とこの回転軸５に挿入された挿入軸５０とで構成されている。挿入軸５０は静止部材である。

挿入軸５０の右端部は蓋部材４６の凹部に係合され、この蓋部材４６と挿入軸５０には複数の油路５４が形成され、回転軸５には複数の油路５５が形成され、回転軸５の内周部には複数の油路５４と複数の油路５５とを接続する複数の環状溝５６が形成されている。蓋部材４６内の複数の油路５４は、油圧供給源に接続される。
回転軸５内の複数の油路５５は、連結部材４３と支持腕３ｂに形成された複数の油路５７に接続され、油圧式クランプ装置１２に接続されている。蓋部材４６と挿入軸５０と回転軸５と連結部材４３と支持腕３ｂには切削液を供給又は排出するための切削液通路５８が形成されている。

次に、回転軸用バランサ装置６０について説明する。
図１、図３、図４に示すように、回転軸用バランサ装置６０は、右側軸支持部材７に回転自在に支持された回転軸５を駆動する電動モータ１０ａを含む回転駆動機構１０の負荷を軽減する装置である。この回転軸用バランサ装置６０は、ケース部材４２の左右方向の中央部分に、ケース部材４２の左右幅の約２／５の幅に形成された直方体状の収容空間６１に収容されている。

回転軸用バランサ装置６０は、回転軸５に固定されたカム部材６２と、カム追従部材６３と、架橋部材６４と、１対の案内機構６５と、１対の付勢手段６６とを備えている。カム部材６２は、回転軸５に外嵌され且つキー６２ａを介して相対回転不能にした筒部６２ｂと、この筒部６２ｂの長さ方向の中央部に一体形成され且つ回転軸５の軸心と直交状の板カムであるカム本体部６２ｃとを備えている。

カム本体部６２ｃの外周面６２ｓの形状について図４に基づいて説明する。
上記の外周面６２ｓの形状は、回転軸５の軸心から外周面６２ｓまでの半径が頂部から下端部に向って徐々に増大するような形状であり、カム部材６２の回転中心Ａとカム追従部材６３の回転中心Ｂを含む鉛直面に対して前後方向に対称の形状になっている。
但し、カム本体部６２ｃの外周面６２ｓの形状は、このインデクサー装置１の場合の一例であり、回転軸の負荷特性に応じて種々の外周面の形状を採用可能である。

架橋部材６４は、収容空間６１の下部において、カム部材６２の回転中心Ａとカム追従部材６３の回転中心Ｂを含む基準平面（本実施例では鉛直面）と直交する方向に延びており、この架橋部材６４の長さ方向の中央部にカム追従部材６３が装着されている。架橋部材６４の長さ方向の中央側部分（両端部以外の部分）は、カム追従部材６３の全高と同程度の上下幅の矩形断面に形成され、架橋部材６４の前後の両端部の全高は前記上下幅の約２倍の高さに形成されている。架橋部材６４の両端部の各々の上部には筒状部６４ｅが形成されている。

架橋部材６４の長さ方向の中央側部分は、カム部材６２の下側の下側空間に配設され、架橋部材６４の前側の端部は、収容空間６１のうちのカム部材６２より前方の空間に配設され、架橋部材６４の後側の端部は、収容空間６１のうちのカム部材６２より後方の空間に配設されている。つまり、架橋部材６４の前後の端部は、収容空間６１の下部の前後の隅部のデッドスペースを有効活用して配設されている。

カム追従部材６３は、カム部材６２の外周面に当接して追従するように架橋部材６４の長さ方向の中央部に回転自在に装着されている。架橋部材６４の長さ方向の中央部には上下方向に貫通状の開口部６４ａが形成され、この開口部６４ａにローラ状のカム追従部材６３が装着され、左右方向向きの水平支軸６３ａを介して架橋部材６４に回転自在に支持されている。

１対の案内機構６５は、架橋部材６４の両端部をケース部材４２に対して前記基準平面内でカム部材６２の回転中心と直交する基準方向Ｖと平行方向（図３では鉛直方向）へ移動自在に案内するものである。各案内機構６５は、前記基準平面と直交方向にカム部材から離隔した側方に配設されている。
各案内機構６５は、ケース部材４２に固定され且つ前記基準方向Ｖと平行な軸心を有すると共に基準方向Ｖと平行方向へ延びる案内部材６７と、この案内部材６７が摺動自在に挿入された摺動孔６９，７０とを備えている。

架橋部材６４の端部には、断面円形の鉛直の摺動孔６９が貫通状に形成され、この摺動孔６９の下部約２／３部分の内周壁部の一部（下部側約２／３部分）には、軸受用金属製の低摩擦の円筒体からなるブッシュ６８が装着されて架橋部材６４に固定され、ブッシュ６８の下端はストップリング６８ａで支持され、ブッシュ６８には摺動孔７０が形成されている。尚、案内部材６７は主に摺動孔７０で案内される。

案内部材６７の下端側部分は、ケース部材４２の底壁４２ｂに形成した鉛直の装着孔７１に嵌合固定され、案内部材６７の下端部のフランジ部６７ａが複数のボルト７２で底壁４２ｂに固定されている。装着孔７１内で案内部材６７の外周部にはシール部材６７ｂが装着されている。これは、収容空間６１の下部に適宜レベルまで潤滑用のオイルを収容する為である。

案内部材６７の下端側部分以外の部分は摺動孔７０に摺動自在に挿入され、案内部材６７の上部側約３／４部分には上端開放状の断面円形の装着穴７３が形成されている。このように、各案内機構６５の一部がカム部材６２の側方の側方空間に配設されている。但し、各案内機構６５の全部をカム部材６２の側方の側方空間に配設してもよい。

図１、図３、図４に示すように、１対の付勢手段６６は、カム追従部材６３がカム部材６２に接近する方向へ架橋部材６４の両端部を付勢するものである。但し、１対の付勢手段６６により架橋部材６４の両端近傍部を付勢するように構成してもよい。１対の付勢手段６６は同じ構造のものである。各付勢手段６６は、１つのガススプリング７４で構成されている。ガススプリング７４においては、シリンダ本体７４ａの内部に出力ロッド７４ｂを下方へ突出側へ付勢する圧力ガスが収容されている。

ガススプリング７４は案内部材６７の装着穴７３に倒立姿勢に装着され、ガススプリング７４のシリンダ本体７４ａの上端部が蓋部材７５の凹部に嵌入され、蓋部材７５は複数のボルト７５ａにより架橋部材６４の端部の筒状部６４ｅの上面に固定され、ガススプリング７４の出力ロッド７４ｂの先端が装着穴７３の底壁に当接し、前後の１対のガススプリング７４により架橋部材６４が鉛直方向の上方へ付勢され、カム追従部材６３がカム本体６２ｃの外周面６２ｓに接触状態で押圧されている。

ケース部材４２の天板部４２ｃのうち、１対のガススプリング７４の上方には円形開口７６が形成され、これらの円形開口７６を開放可能に閉鎖する円形蓋板７７が設けられ、円形蓋板７７は複数のボルト７８で天板部４２ｃに固定されている。ガススプリング７４に圧縮ガスを補充する場合等には円形蓋板７７を取り外し、蓋部材７５の円形穴７５ｂからガススプリング７４に圧縮ガスを補充することができる。尚、必要に応じて、蓋部材７５を取り外すことでガススプリング７４を取り出すこともできる。

次に、以上説明した回転軸用バランサ装置６０の作用、効果について説明する。
架橋部材６４は１対の付勢手段６６により強力に上方へ付勢されているため、回転軸５が回転するとカム部材６２に追従するカム追従部材６３が上下方向へ移動し、架橋部材６４も上下方向へ移動するが、ブッシュ６８が案内部材６７に対して滑らかに摺動し、架橋部材６４が低摩擦で上下動する。

ここで、カム追従部材６３がカム本体６２ｃの外周面６２ｓを押圧することで、電動モータ１０ａの負荷を軽減するアシストトルクを発生する。
回転軸５が回転する任意の瞬間において、カム追従部材６３の押圧力（法線方向力）をＮ、圧力角をα、回転軸５の回転中心から押圧力の作用点までの距離をＬとすると、バランサ装置６０は、前記押圧力Ｎと距離Ｌとsin αに比例するアシストトルクであって電動モータ１０ａを含む回転駆動機構の負荷を軽減するアシストトルクを発生する。

カム部材６２の回転中心Ａとカム追従部材６３の回転中心Ｂを結ぶ基準方向Ｖと直交する方向に延びる架橋部材６４を設け、架橋部材６４の長さ方向中央部にカム追従部材６３を設け、架橋部材６４の両端部を基準方向Ｖと平行方向に移動自在に案内する１対の案内機構６５を設け、架橋部材６４の両端部又は両端近傍部を付勢する１対の付勢手段６６を設けるため、カム部材６２とカム追従部材６３と付勢手段６６を一直線上に配置する場合のバランサ装置の全高（又は全幅）より、バランサ装置６０の全高（又は全幅）を小さくしてバランサ装置６０を小型化できる。

しかも、１対の付勢手段６６で架橋部材６４及びカム追従部材６３を付勢する構造にしたため、付勢力を増大することができ、カム部材６２の小型化を図り、バランサ装置６０の小型化を図ることができる。カム部材６２からカム追従部材６３を介して１対の付勢手段６６に作用する横力（付勢手段６６の軸心と交差する方向の力）を１対の案内機構６５で支持することができるため、付勢手段６６の出力ロッド等に無理な横力が作用せず、付勢手段６６の耐久性を向上させることができる。

架橋部材６４の一部がカム部材６２の下側の下側空間に配設されるため、カム部材６２の下側のデッドスペースを活用して架橋部材６４の一部を配設できる。また、各案内機構６５の一部又は全部がカム部材６２の側方の側方空間に配設されるため、バランサ装置６０の全高（全幅）を小さくでき、設計の自由度を高めることができる。

架橋部材６４の両端部と１対の案内機構６５と１対の付勢手段６６を、収容空間６１の下部の前後の隅部のデッドスペースを有効活用して配設するため、バランサ装置６０をコンパクトに形成することができる。

各案内機構６５は、右側軸支持部材７を支持するベース部材に付設され且つ前記基準方向Ｖと平行な軸心を有する案内部材６７と、この案内部材６７に摺動自在に外嵌されて架橋部材６４に固定されたブッシュ６８とを備えているため、比較的大径の案内部材６７とブッシュ６８を採用可能で、安定した案内機能を得ることができる。

しかも、各付勢手段６６は案内部材６７に内装されたガススプリング７４で構成され、案内部材６７にガススプリング７４を収容するため、案内機構６５と付勢手段６６をコンパクトに配置することが可能になり、バランサ装置６０をコンパクトに構成可能である。
ガススプリング７４は、そのシリンダ本体７４ａに対して出力ロッド７４ｂを下方へ進出させるように構成されているため、シリンダ本体７４ａ内にシリンダ本体７４ａと出力ロッド７４ｂ間の摺動隙間をシールする為のオイルを収容してシール性を高める上で有利である。

回転軸５の外周面にカム部材６２を取り付けるため、回転軸５に複数の油路（流体通路）を接続するロータリジョイント９を組み込むことが可能になり、揺動テーブル３側の油圧機器等へ油圧を供給する油路の構造を簡単化することができる。

実施例２に係る回転軸用バランサ装置６０Ａについて図５に基づいて説明する。
この回転軸用バランサ装置６０Ａは、前記バランサ装置６０と大部分が同じ構成であるので、実施例１と同じ構成に同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。１対の付勢手段６６Ａの各々において、ガススプリング７４Ａが案内部材６７の装着穴７３に装着され、ガススプリング７４Ａは、そのシリンダ本体７４ａに対して出力ロッド７４ｂを上方へ進出させるように構成されている。出力ロッド７４ｂの上端が蓋部材７５の下面に当接している。このように、ガススプリング７４Ａを配置すると、収容空間６１の下部に収容したオイルがガススプリング７４Ａ内へ侵入するのを防ぐことができる。

実施例３に係る回転軸用バランサ装置６０Ｂについて図６に基づいて説明する。
この回転軸用バランサ装置６０Ｂは、前記バランサ装置６０と大部分が同じ構成であるので、実施例１と同じ構成に同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。架橋部材６４Ｂの両端部の全高が実施例１の架橋部材の両端部の約２倍に拡大され、架橋部材６４Ｂの両端部の筒状部６４ｅＢが上方へ延長されている。

案内部材６７Ｂの装着穴は省略され、案内部材６７Ｂの上端部には頂壁が形成されている。各付勢手段６６Ｂのガススプリング７４Ｂは、筒状部６４ｅＢ内において案内部材６７Ｂの上端部に立設されて頂壁に固定されている。このガススプリング７４Ｂは、そのシリンダ本体７４ａに対して出力ロッド７４ｂを上方へ進出させるように構成され、出力ロッド７４ｂの上端が蓋部材７５の下面に当接している。

このようにガススプリング７４Ｂを高い位置に配置すると、収容空間６１の下部に収容したオイルがガススプリング７４Ｂへ侵入するのを防ぐことができる。１対の案内機構６５と１対の付勢手段６６Ｂの大部分をカム部材６２の側方のデッドスペースである側方空間に配置するため、バランサ装置６０Ｂの小型化を図ることができる。

次に、実施例１の架橋部材とは異なる構造の架橋部材を採用した場合の回転軸用バランサ装置１００について、図７〜図９に基づいて説明する。
回転軸１０１はケース部材１０２（これが右側軸支持部材に相当する）に回転自在に支持され、この回転軸１０１が連結部材１０３を介して揺動テーブルの右側の支持腕１０４の上端部分に連結されている。

前記ケース部材１０２は、ケース部材本体１０２ａとこのケース部材本体１０２ａの右端面を閉鎖する蓋部材１０２ｂとで外形が直方体の部材に形成されている。蓋部材１０２ｂは複数のボルト１０２ｃでケース部材本体１０２ａに固定されている。ケース部材１０２の内部に、回転軸用バランサ装置１００とバックアップ機構１０５を収容する収容空間１０６が形成されている。回転軸１０１には、複数の流体通路を接続するロータリージョイント１０７が組み込まれている。

回転軸１０１の左端側部分は、ローラベアリング１０８を介してケース部材１０２で支持され、このローラベアリング１０８のアウタレースはベアリング押え１０９で位置規制され、ベアリング押え１０９の内周部にはシール部材１１０が装着されている。回転軸１０１の右端部はローラベアリング１１１を介して蓋部材１０２ｂの内壁部に形成されたベアリング受部１０２ｄで支持されている。

次に、ロータリージョイント１０７について説明する。
筒状の回転軸１０１には、挿入軸１１２が貫通状に挿入され、この挿入軸１１２の右端部のフランジ部が複数のボルト１１３で蓋部材１０２ｂに固定され、挿入軸１１２は静止部材である。

挿入軸１１２は、回転軸１０１の左端部の内周部に装着したボールベアリング１１４と、回転軸１０１の右端部の内周部に装着したボールベアリング１１５とで回転軸１０１に対して相対回転自在に支持されている。挿入軸１１２に形成した複数の油路１０７ａが、回転軸１０１に形成した複数の環状溝１０１ａを介して、回転軸１０１内の複数の油路１０１ｂに接続され、複数の油路１０１ｂは連結部材１０３内の複数の油路と支持腕１０４内の複数の油路１０４ａを介して揺動テーブルの油圧式クランプ装置に接続されている。尚、挿入軸１１２の中心部には切削液を流す切削液通路１０７ｂが形成され、この切削液通路１０７ｂは連結部材１０３と栓部材１１７内の通路を介して支持腕１０４内の通路に接続されている。

次に、回転軸用バランサ装置１００について説明する。
この回転軸用バランサ装置１００は、実施例１と同様に、軸支持部材（ケース部材１０２）に回転自在に支持された回転軸１０１を駆動する電動モータを含む回転駆動機構の負荷を軽減する装置である。

回転軸用バランサ装置１００は、回転軸に固定されたカム部材６２と、カム部材６２の外周面６２ｓに当接して追従する回転自在のカム追従部材６３と、カム部材６２の回転中心Ａとカム追従部材６３の回転中心Ｂを含む基準平面と直交する方向に延び且つ長さ方向の中央部にカム追従部材６３が装着された架橋部材１２０ａと、架橋部材１２０ａの両端部を前記基準平面内でカム部材６２の回転中心と直交する基準方向Ｖと平行方向へ移動自在に案内する１対の案内機構１３０と、架橋部材１２０ａの両端部又は両端近傍部を、カム追従部材６３がカム部材６２に接近する方向へ付勢する１対の付勢手段１４０とを備えている。尚、カム部材６２と、カム追従部材６３は、実施例１と同様のものであるので、同じ構成に同じ符号を付して説明を省略する。

架橋部材１２０ａは、回転軸１０１とカム部材６２の外周側を囲む矩形枠部材１２０の一部分（例えば上部側約１／３部分）で構成されている。矩形枠部材１２０の下部側約２／３部分は、架橋部材１２０ａを補強して架橋部材１２０ａが弾性変形するのを抑制する補強部材１２０ｂを構成している。但し、この補強部材１２０ｂは必須のものではなく省略可能である。

矩形枠部材１２０の左右方向の厚さは、後述するガススプリング１４１の外径の約１．５〜２．０倍程度に設定されている。矩形枠部材１２０の外形は長方形であり、矩形枠部材１２０の中心側部分には矩形開口１２１が形成され、矩形開口１２１の４つの角部は所定の半径の1 ／４円弧に形成されている。この矩形開口１２１の上下幅は左右幅よりも小さく形成され、矩形開口１２１の上下幅はカム部材６２の長径よりも大きい。

各案内機構１３０は、架橋部材１２０ａの前後方向の両端部に基準方向Ｖ（鉛直方向）と平行に形成された断面円形の摺動孔１３１と、この摺動孔１３１の内周壁部に装着されたブッシュ１３３に形成された縦向きの摺動孔１３３ａと、これら摺動孔１３１，１３３ａに摺動自在に挿入されてケース部材１０２に固定された円柱状の案内部材１３２とを備えている。軸受用金属製の低摩擦のブッシュ１３３は、摺動孔１３１の内周壁部の一部（上部側約１／３部分）に装着されている。尚、案内部材１３２は主に摺動孔１３３ａで案内される。

案内部材１３２は、ケース部材１０２の頂壁１０２ｄの円形穴を閉鎖する閉鎖部材１３４の下端にボルト等で固着されている。閉鎖部材１３４は、そのフランジを複数のボルト１３４ａで頂壁１０２ｄに固定することで取り外し可能に固定されている。閉鎖部材１３４を取り外すことで、案内部材１３２を取り外し可能になっている。

各付勢手段１４０は、前記案内部材１３２として機能するガススプリング１４１で構成されている。ガススプリング１４１は、縦孔１３１と摺動孔１３３ａに摺動自在に挿入され、そのシリンダ本体により摺動孔１３３ａを介して架橋部材１２０ａを基準方向Ｖと平行方向へ移動自在に案内している。ガススプリング１４１のシリンダ本体の内部には圧縮ガスが収容されており、その圧縮ガスにより出力ロッド１４１ａが下方へ強力に付勢され、シリンダ本体の下端から突出して縦孔１３１の底壁に当接し、架橋部材１２０ａを下方へ弾性的に強力に付勢している。尚、縦孔１３１の下端に連通した呼吸孔１３１ａも形成されている。

次に、傾動防止板１５０について図７に基づいて説明する。
カム部材６２とカム追従部材６３と矩形枠部材１２０の左右方向の両側（回転軸１０１の軸心方向に対向する両面側）には、１対の傾動防止板１５０が設けられ、回転軸１０１と一体的に回転するように回転軸１０１に装着されている。各傾動防止板１５０は環状板のような部材であり、傾動防止板１５０の中心側部分には回転軸１０１に外嵌固定されたボス部１５０ａが形成され、このボス部１５０ａの外径側には矩形枠部材１２０の表面の所定部分に滑らかに接触する環状板部１５０ｂが形成されている。

左側の傾動防止板１５０のボス部１５０ａは回転軸１０１に外嵌され且つカム部材６２の筒部６２ｂと後述するボールベアリング１５１のインナレースとの間に挟着されている。右側の傾動防止板１５０のボス部１５０ａは回転軸１０１に外嵌され且つカム部材６２の筒部６２ｂとローラベアリング１１１のインナレースとの間に挟着されている。

前記１対の傾動防止板１５０の環状板部１５０ｂの間にカム追従部材６３とその近傍の架橋部材１２０ａの部分を挟持して位置規制することにより、それらが左右方向へ移動しないように案内している。矩形枠部材１２０のうちの補強部材１２０ｂも１対の傾動防止板１５０の環状板部１５０ｂの間に挟持されて位置規制されているため、補強部材１２０ｂも左右方向へ移動しないように案内されている。尚、１対の傾動防止板１５０は、回転軸用バランサ装置１００に必須のものではなく、省略可能である。

次に、バックアップ機構１０５について図７と図９に基づいて説明する。
バックアップ機構１０５は、回転軸１０１の軸心に対してカム追従部材６３と反対側の近傍位置において、カム追従部材６３がカム部材６２を押圧する第１の押圧力と逆方向向きの第２の押圧力を回転軸１０１に作用させるものである。左側の傾動防止板１５０の左側近傍において回転軸１０１には、ボールベアリング１５１が装着され、このボールベアリング１５１のインナレースはローラベアリング１０８のインナレースとボス部１５０ａ間に挟持されている。

このボールベアリング１５１の直下において、ケース部材１０２には鉛直向きの円形断面の装着孔１５２が形成され、その装着孔１５２にガススプリング１５３が装着され、装着孔１５２の下端部分に閉鎖部材１５４が装着され、この閉鎖部材１５４の下端部のフランジが複数のボルト１５４ａでケース部材１０２に固定されている。ガススプリング１５３のシリンダ本体の上端がボールベアリング１５１に当接し、ガススプリング１５３の出力ロッド１５３ａがシリンダ本体の下端から突出して閉鎖部材１５４に当接している。

ガススプリング１５３のシリンダ本体内には圧縮ガスが充填されており、その圧縮ガスが出力ロッド１５３ａを下方へ強力に付勢している。回転軸用バランサ装置１００の１対のガススプリング１４１から回転軸１０１に作用する荷重はカム部材６２の回転位相に応じて変動する。そこで、このバックアップ機構１０５のガススプリング１５３の第２の押圧力は、１対のガススプリング１４１から回転軸１０１に作用する平均荷重とほぼ等しい押圧力に設定する。但し、前記平均荷重よりも大きな又は小さな押圧力に設定してもよい。

以上説明した回転軸用バランサ装置１００の作用、効果について説明する。
この回転軸用バランサ装置１００は、前記段落［００６０］〜［００６３］、［００６６］、［００６８］に記載した作用、効果と同様の作用、効果を奏する上、以下の作用、効果を奏する。

案内機構１３０と付勢手段１４０をケース部材１０２内の収容空間１０６の上部の前後の隅部に配設するため、それらをデッドスペースを有効活用して配置し、バランサ装置１００の小型化を図ることができる。また、架橋部材１２０ａを補強する補強部材１２０ｂを設けるため、架橋部材１２０ａの弾性変形を抑制し、架橋部材１２０ａの昇降動作を円滑にすることができる。

そして、付勢手段１４０のガススプリング１４１を案内機構１３０の案内部材１３２として有効活用するため、部材数を減らしてバランサ装置１００の小型化を図ることができる。また、１対の傾動防止板１５０により架橋部材１２０ａとカム追従部材６３と補強部材１２０ｂの左右方向への移動を規制するため、バランサ装置１００の動作を円滑にすることができる。さらに、バックアップ機構１０５を設け、バランサ装置１００の１対のガススプリング１４１の押圧力に対向する押圧力を回転軸１０１に作用させるため、回転軸１０１の動作が円滑になる。

次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）前記付勢手段の前記ガススプリングの代わりに、圧縮スプリングをケース内に収容したスプリングユニットやエアシリンダ等を採用することもできる。このことは、バックアップ機構のガススプリングについても同様である。
２）前記回転軸用バランサ装置は、インデクサー装置以外の種々の機械装置、ロボット等の回転軸に適用することができる。

３）前記回転軸用バランサ装置では、回転軸にロータリジョイントを組み込んだ例を説明したが、ロータリジョイントを組み込んでいない回転軸にもこのバランサ装置を適用可能である。
４）前記カム部材のカム本体の形状は一例にすぎず、回転軸に作用する負荷の特性に応じた種々の形状に構成するものとする。
５）その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

４，５，１０１ 回転軸
６ 左側軸支持部材
７ 右側軸支持部材
８，９，１０７ ロータリジョイント
１０ 回転駆動機構
１０ａ 電動モータ
４２，１０２ ケース部材
６０，６０Ａ，６０Ｂ，１００ 回転軸用バランサ装置
６２ カム部材
６２ｓ 外周面
６３ カム追従部材
６４，６４Ｂ，１２０ａ 架橋部材
６５，１３０ 案内機構
６６，６６Ａ，６６Ｂ，１４０ 付勢手段
６７，６７Ｂ，１３２ 案内部材
６８，１３３ ブッシュ
６９，７０，１３１，１３３ａ 摺動孔
７４，７４Ａ，７４Ｂ，１４１ ガススプリング
７４ａ シリンダ本体
７４ｂ 出力ロッド
１０２ ケース部材（右側軸支持部材）
１０５ バックアップ機構
１２０ 矩形枠状部材
１５０ 傾動防止板

Claims (13)

1. 軸支持部材に回転自在に支持された回転軸を駆動する電動モータを含む駆動機構の負荷を軽減する回転軸用バランサ装置において、
   前記回転軸に固定されたカム部材と、
   前記カム部材の外周面に当接して追従する回転自在のカム追従部材と、
   前記カム部材の回転中心とカム追従部材の回転中心を含む基準平面と直交する方向に延び且つ長さ方向の中央部にカム追従部材が装着された架橋部材と、
   前記架橋部材の両端部を前記基準平面内で前記カム部材の回転中心と直交する基準方向と平行方向へ移動自在に案内する１対の案内機構と、
   前記架橋部材の両端部又は両端近傍部を、前記カム追従部材が前記カム部材に接近する方向へ付勢する１対の付勢手段とを備えたことを特徴とする回転軸用バランサ装置。
2. 前記架橋部材の一部が、前記カム部材の下側の下側空間に配設され、
   前記各案内機構が、前記基準平面と直交方向に前記カム部材から離隔した側方に配設されたことを特徴とする請求項１に記載の回転軸用バランサ装置。
3. 前記各案内機構は、前記軸支持部材に付設され且つ前記基準方向と平行方向に延びる案内部材と、この案内部材が摺動自在に挿入され且つ前記架橋部材に形成された摺動孔とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転軸用バランサ装置。
4. 前記各付勢手段は、前記案内部材に内装されたガススプリングを備えたことを特徴とする請求項３に記載の回転軸用バランサ装置。
5. 前記ガススプリングは、そのシリンダ本体に対して出力ロッドを下方へ進出させるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の回転軸用バランサ装置。
6. 前記ガススプリングは、そのシリンダ本体に対して出力ロッドを上方へ進出させるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の回転軸用バランサ装置。
7. 前記各付勢手段は、前記案内部材の上端部に固定されたガススプリングを備えたことを特徴とする請求項３に記載の回転軸用バランサ装置。
8. 前記架橋部材は、前記回転軸とカム部材の外周側を囲む矩形枠状部材の一部分で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転軸用バランサ装置。
9. 前記各案内機構は、前記軸支持部材に付設され且つ前記基準方向と平行方向へ延びる案内部材と、この案内部材が摺動自在に挿入され且つ前記架橋部材に形成された摺動孔とを備え、
   前記各付勢手段は、前記案内部材として機能するガススプリングを備えたことを特徴とする請求項８に記載の回転軸用バランサ装置。
10. 前記各案内機構は、前記摺動孔の内周壁部の一部に装着されたブッシュを有することを特徴とする請求項３又は９に記載の回転軸用バランサ装置。
11. 前記回転軸の軸心に対して前記カム追従部材と反対側の近傍位置において、前記カム追従部材が前記カム部材を押圧する第１の押圧力と逆方向向きの第２の押圧力を前記回転軸に作用させるバックアップ手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の回転軸用バランサ装置。
12. 前記回転軸の軸心方向に対向する前記矩形枠状部材の両面の所定部分に相対回転自在に摺接する１対の傾動防止板を前記回転軸に付設したことを特徴とする請求項８に記載の回転軸用バランサ装置。
13. 前記回転軸とこの回転軸に相対回転自在に挿入されて軸支持部材に固定された挿入軸とに複数の流体通路を接続するロータリジョイントが組み込まれたことを特徴とする請求項１に記載の回転軸用バランサ装置。