JP2016168641A - 回転軸用バランサ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸を支持する軸受部材を増加せずに回転軸の軸心のズレを極力防止可能な回転軸用バランサ機構を提供すること等である。【解決手段】回転軸用バランサ機構２０は、アンバランストルクの少なくとも一部を相殺するアシストトルクを発生するアシストトルク発生手段２１を有し、アシストトルク発生手段２１は、回転軸４に固定されたカム部材２４、カム部材２４に当接して追従するカム追従部材２５、カム追従部材２５とカム部材２４を介して回転軸４にアシストトルクを作用させるガススプリング２７を備え、ガススプリング２７の付勢力によって軸受部材９を中心として回転軸４をアシストトルク発生手段２１から離隔する方向へ傾けるモーメントを相殺するバランス用モーメントを発生する反力発生手段２２であって回転軸４を挟んでアシストトルク発生手段２１とおおよそ反対側に反力発生手段２２を設けている。【選択図】図２

Description

本発明は回転軸用バランサ機構に関し、特に軸支持部材に支持された回転軸に作用するアンバランストルク（アンバランスモーメント）を軽減する為のアシスト機構を備えたものに関する。

従来から、軸支持部材に軸受部材を介して回転軸を回動自在に支持し、回転軸にテーブルユニットやアーム等の被駆動部材を連結し、電動サーボモータ等の回転駆動手段によって回転軸を回転させることで、被駆動部材を回転軸の回りに搖動駆動するインデクサ装置やロボットアーム等の種々の機械装置が一般に知られている。

ところで、上記の回転軸には、被駆動部材及び被駆動部材に固定されたワーク等の付属品の自重や回動中心を起因とした偏荷重によるアンバランストルクが被駆動部材を介して作用するので、このアンバランストルクに抗して、回転軸を回転駆動する必要がある。そこで、一般的に、回転軸に作用するアンバランストルクを軽減する為に、ガススプリングや流体圧シリンダ等を備えた回転軸用バランサ機構が軸支持部材に組み込まれている場合が多い。

例えば、特許文献１に記載の回転テーブル装置においては、テーブルユニットに連結された回転軸の自由端にクランク部材の一端部を取付け、このクランク部材の他端部にバランスシリンダのシリンダ本体を回動自在に取付け、このシリンダ本体に進退自在に装着されたロッドの先端部を設置面側に回動自在に取り付けた構造が開示されている。

上記の特許文献１のようなシリンダ本体をトラニオン支持したバランスシリンダを組み込んだ構造では、機械装置が大型化してしまうという問題がある。そこで、特許文献２に記載の回転軸用バランサ機構においては、テーブルユニットを回転させる回転軸の自由端に円形のカム板を取り付け、ガススプリングの出力ロッドの先端のカム追従部材をカム板の外周面に当接させた構造が開示されている。しかし、これら特許文献１，２のような構造では、シリンダ本体や回動部分が外部に露出しているため、異物が侵入し易いという問題がある。

また、上記の特許文献２のような回転軸の自由端にカム機構を設けた構造では、カム機構を介して回転軸の自由端に荷重が加えられるので、回転軸の変位角が大きくなり、ワークの加工精度やアームの動作精度が低下する虞がある。そこで、特許文献３に記載の回転軸支持機構においては、回転軸を支持するベアリング間にカムプレートを取付け、軸支持部材に一端部が連結されると共にガススプリングの出力ロッドの先端に他端部が連結された搖動アームを設け、この搖動アームの中心部にカムプレートの外周面に当接するカム追従部材を取付けた構造が開示されている。この特許文献３のような構造では、シリンダ本体や搖動アームが軸支持部材に内蔵されているため、異物の侵入は無いが、ガススプリングを交換する際には軸支持部材を取り外す必要があり、作業コストが増大する。

特開２００５−２８５３９号公報 ＷＯ２００５／０３８２９１号公報 特開２００７−７１３８３号公報

ところで、昨今では、上述したような被駆動部材を搖動駆動する機械装置においては、回転軸を支持する為の軸受部材（ベアリング）として、小型化や回転精度の向上を図るために、軸受部材の回転軸に固定される内輪と軸支持部材に固定される外輪との間に、複数の円筒形状のローラを交互に直交させて配列したクロスローラベアリングが採用される場合が多い。特にクロスローラベアリングは、１つであらゆる方向の荷重を受けることができるため、機械装置の小型化が可能である。

しかし、軸受部材としてクロスローラベアリングを採用する場合、通常のボールベアリングと比較して高価であり、また、高精度な回転運動を得る為に、機械装置に組み込む際にベアリング隙間を調整したり、予圧を与えたりする必要があるので、特許文献３の回転軸支持機構のように１つの回転軸を複数のベアリングで支持する構造にクロスローラベアリングを適用する場合には、これらクロスローラベアリングの組付けに手間がかかり、コストが増加し、また、機械装置が大型化するという問題がある。

そこで、特許文献２の回転軸用バランサ機構のように回転軸を１つの軸受部材で支持する構造を採用すると、上述したように、回転軸の自由端にカム機構を設ける構造になるので、回転軸を傾ける傾動モーメントが作用してしまい、回転軸の軸心がズレることで回転精度が低下し、ワークの加工精度やアームの動作精度が低下するという問題が生じてしまう。このような課題を解決する構成は、特許文献１〜３の何れにおいても開示されていない。

本発明の目的は、回転軸を支持する軸受部材を増加することなく、回転軸の軸心のズレを極力防止可能な回転軸用バランサ機構を提供すること、軸受部材にクロスローラベアリングを容易に採用可能な回転軸用バランサ機構を提供すること、等である。

請求項１の回転軸用バランサ機構は、軸支持部材に軸受部材を介して回動自在に支持された回転軸に、この回転軸により支持される部材から作用するアンバランストルクを軽減する為の回転軸用バランサ機構において、前記アンバランストルクの少なくとも一部を相殺するアシストトルクを発生するアシストトルク発生手段を有し、前記アシストトルク発生手段は、前記回転軸に固定されたカム部材と、このカム部材に当接して追従するカム追従部材と、このカム追従部材を前記カム部材の方へ付勢することで前記カム部材を介して前記回転軸にアシストトルクを作用させる付勢手段とを備え、前記付勢手段の付勢力によって前記軸受部材を中心として前記回転軸を前記アシストトルク発生手段から離隔する方向へ傾ける傾動モーメントを相殺するバランス用モーメントを発生する反力発生手段であって、前記回転軸を挟んで前記アシストトルク発生手段と反対側に設けられた反力発生手段を設けたことを特徴としている。

請求項２の回転軸用バランサ機構は、請求項１の発明において、前記反力発生手段は、前記回転軸に当接して追従するローラ部材と、このローラ部材を前記回転軸の方へ弾性付勢する付勢部材とを備えたことを特徴としている。

請求項３の回転軸用バランサ機構は、請求項１の発明において、前記反力発生手段は、前記回転軸に固定された第２のカム部材と、この第２のカム部材に当接して追従する第２のカム追従部材と、この第２のカム追従部材を前記第２のカム部材の方へ付勢する第２の付勢手段とを備え、前記バランス用モーメントを発生すると共にアシストトルクの一部を発生することを特徴としている。

請求項４の回転軸用バランサ機構は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記アシストトルク発生手段の付勢手段は、ガススプリングで構成されていることを特徴としている。

請求項５の回転軸用バランサ機構は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記回転軸の内側にロータリージョイントを内蔵したことを特徴としている。

請求項６の回転軸用バランサ機構は、請求項１〜５の何れか１項の発明において、前記回転軸が、インデクサ装置においてワークを着脱自在に装着するテーブルユニットを回動可能に支持する回転軸であることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、上記の課題解決手段に記載の構成を有するので、反力発生手段によって回転軸にバランス用モーメントを発生することで、アシストトルク発生手段の付勢手段の付勢力によって発生する軸受部材を中心として回転軸をアシストトルク発生手段から離隔する方向へ傾ける傾動モーメントを相殺することができ、回転軸の傾きを防止し、回転軸の軸心のズレを防止することができる。

従って、回転軸の軸受部材とは反対側に反力発生手段を設けることで、アシストトルク発生手段による回転軸の傾きを防止することができるので、ワークの加工精度やアームの動作精度が低下するのを防止することができると共に、軸受部材を追加設置せずとも回転軸の傾きを防止できるので、軸受部材の設置数の低減を実現でき、軸受部材にクロスローラベアリングを容易に採用することができる。

請求項２の発明によれば、反力発生手段は、回転軸に当接して追従するローラ部材と、このローラ部材を回転軸の方へ弾性付勢する付勢部材とを備えたので、バネ部材等の付勢部材を使用することで、低コストで且つ小型な反力発生手段を構成することができる。

請求項３の発明によれば、反力発生手段は、回転軸に固定された第２のカム部材と、この第２のカム部材に当接して追従する第２のカム追従部材と、この第２のカム追従部材を第２のカム部材の方へ付勢する第２の付勢手段とを備え、バランス用モーメントを発生すると共にアシストトルクの一部を発生するので、反力発生手段をアシストトルク発生手段と同様の構造にすることで、アシストトルクを増大することができる。

請求項４の発明によれば、アシストトルク発生手段の付勢手段は、ガススプリングで構成されているので、バネ定数が低い付勢手段を構成することができ、ストロークによる付勢力の変動を極力低減することができる。

請求項５の発明によれば、回転軸の内側にロータリージョイントを内蔵したので、回転軸用バランサ機構が組み込まれた機械装置をロータリージョイントを介して流体圧機器に接続することで、機械装置の自動化が実現可能になる。

請求項６の発明によれば、回転軸が、インデクサ装置においてワークを着脱自在に装着するテーブルユニットを回動可能に支持する回転軸であるので、インデクサ装置のテーブルユニットを最下位置から上方へ搖動させる際に、アシストトルクを発生させると共にバランス用モーメントを発生させることができる。

本発明の実施例１に係るインデクサ装置の概略断面図である。 実施例１に係る回転軸と軸支持部材と回転軸用バランサ機構の水平断面図である。 実施例１に係る回転軸と軸支持部材と回転軸用バランサ機構の鉛直断面図である。 実施例２に係る回転軸と軸支持部材と回転軸用バランサ機構の水平断面図である。 実施例２に係る回転軸と軸支持部材と回転軸用バランサ機構の鉛直断面図である。

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。
尚、以下の実施例１，２は、工作機械により機械加工を施すワークを着脱自在に装着するインデクサ装置に、本願特有の回転軸用 バランサ機構を適用した場合の例である。

先ずは、インデクサ装置１の全体構造について簡単に説明する。
図１に示すように、インデクサ装置１は、テーブルユニット２と、テーブルユニット２の左右両端に連結され且つテーブルユニット２を回動可能に支持する左右一対の回転軸３，４と、左側の回転軸３を回転自在に支持する左側の軸支持部材５と、右側の回転軸４を回転自在に支持する右側の軸支持部材６と、テーブルユニット２と回転軸３，４を水平な回転軸心Ｓ回りに回転駆動する回動駆動機構７と、回転軸用バランサ機構２０等を備えている。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。

テーブルユニット２は、左側の回転軸３の右端部に一体的に連結されて回転軸心Ｓと直交する下方へ所定長さ延びる左腕部２ａと、右側の回転軸４の左端部に一体的に連結されて回転軸心Ｓと直交する下方へ所定長さ延びる右腕部２ｂと、左腕部２ａの下端部と右腕部２ｂの下端部に左右両端部が一体的に連結されたテーブル本体２ｃとを備えている。

テーブルユニット２のテーブル本体２ｃには、複数のクランプ機構８ａと複数のベース部材８ｂが設けられ、これらクランプ機構８ａとベース部材８ｂによってテーブル本体２ｃにワークＷが着脱自在に装着される。回動駆動機構７によってテーブルユニット２を目標回転位置に回動して停止状態にした後に、工作機械の主軸に装着された工具によってワークＷに機械加工が施される。

尚、図１に示すように、テーブル本体２ｃが最下位置に水平姿勢に位置する状態が、テーブルユニット２のホームポジションであり、このホームポジションのとき左右の回転軸３，４もホームポジション回転位置にあり、図２〜図５に示す回転軸４の位置もホームポジション回転位置にある。

回動駆動機構７は、左側の軸支持部材５に設けられている。回動駆動機構７は、左側の回転軸３に固定されたターレット７ａと、このターレット７ａに噛合したローラギヤカム７ｂと、このローラギヤカム７ｂを回転駆動可能な電動サーボモータ（図示略）等から構成されている。電動サーボモータ（図示略）からローラギヤカム７ｂとターレット７ａを介して左側の回転軸３に駆動力が入力されて、テーブルユニット２が回動（搖動）駆動される。

ここで、テーブルユニット２及びテーブル本体２ｃに固定したワークＷの重心が左右の回転軸３，４の回転軸心Ｓと一致しない場合、回転軸３，４にはこのテーブルユニット２とワークＷの偏荷重によりアンバランストルクが発生する。後述する本願特有の回転軸用バランサ機構２０は、このアンバランストルクの全部又は一部を相殺するアシストトルクを右側の回転軸４に発生する為に右側の軸支持部材６に設けられたものである。

次に、右側の回転軸４について説明する。
図１〜図３に示すように、回転軸４は、１つの軸受部材９を介して軸支持部材６の左端部に支持されている。回転軸４は、左方から右方に向かって、大径軸部４ａと、この大径軸部４ａより小径に形成され且つ軸受部材９が装着される中径軸部４ｂと、この中径軸部４ｂより小径に形成され且つカム部材２４が装着される小径軸部４ｃとを備えている。

回転軸４は、筒状部材で構成され、この筒状部材の内側には、複数系統の流体圧通路を接続する為のロータリージョイント１１が内蔵されている。このロータリージョイント１１は流体圧供給源に接続され、流体圧供給源から、複数の流体圧ホースとロータリージョイント１１とテーブルユニット２に形成された複数の流体圧通路等を介して複数のクランプ機構８ａに流体圧（例えば油圧）が供給される。

次に、右側の軸支持部材６について説明する。
図１〜図３に示すように、軸支持部材６の内側には、左方から右方に向かって、軸受部材９が装着される中径孔６ａと、この中径孔６ａより小径に形成された小径孔６ｂと、この小径孔６ｂ及び中径孔６ａより大径に形成された大径孔６ｃとが形成されている。軸支持部材６の左端部には、内周部にシール部材が装着されたリング部材１２が取り付けられ、軸支持部材６の右端部には、カバー板１３が取り付けられている。軸支持部材６は、その下端部の固定部６ｄを設置面等に複数のボルト部材を介して固定されている（図３参照）。

さらに、軸支持部材６の周壁部のうちの前側壁部には、アシストトルク発生手段２１を装着する為の第１取付筒部１５が横向きに形成され、軸支持部材６の周壁部のうちの後側壁部には、第１取付筒部１５の回転軸心Ｓを挟んで反対側であって反力発生手段２２を装着する為の第２取付筒部１６が横向きに形成されている。

第１取付筒部１５には、大径孔６ｃに直交する方向に延びる第１貫通孔１５ａが形成されている。第２取付筒部１６には、大径孔６ｃに直交する方向に延びる第２貫通孔１６ａが形成されている。第２取付筒部１６の中心軸Ｂが、第１取付筒部１５の中心軸Ａに対して偏心した位置であって第１取付筒部１５から右方にズレた位置に形成されている。

次に、軸受部材９について説明する。
図２に示すように、軸受部材９は、回転軸４の中径軸部４ｂに固定された内輪と、軸支持部材６の中径孔６ａに固定された外輪と、内輪と外輪との間に交互に直交状に配列された複数の円筒形状のローラとを備えた公知のクロスローラベアリングで構成されている。

軸受部材９の外輪は、軸支持部材６の中径孔６ａに対してリング部材１２と中径孔６ａと小径孔６ｂ間の段部によって狭持され、軸受部材９の内輪は、回転軸４の中径軸部４ｂに対して環状の支持部材４ｄと中径軸部４ｂと大径軸部４ａ間の段部によって狭持されることで、軸受部材９は回転軸４と軸支持部材６との間に設けられる。

次に、本願特有の回転軸用バランサ機構２０について説明する。
図１〜図３に示すように、回転軸用バランサ機構２０は、右側の軸支持部材６に設けられ、テーブルユニット２の停止時における回転軸４に発生するアンバランストルクを軽減すると共に、回転軸４に発生する回転軸４を傾けようとする傾動モーメントを軽減するものである。

即ち、回転軸用バランサ機構２０は、アンバランストルクの少なくとも一部を相殺するアシストトルクを発生するアシストトルク発生手段２１と、このアシストトルク発生手段２１のガススプリング２７の付勢力によって軸受部材９を中心として回転軸４をアシストトルク発生手段２１から離隔する方向へ傾ける傾動モーメントを相殺するバランス用モーメントを発生する反力発生手段２２とを有している。

次に、アシストトルク発生手段２１について説明する。
図２，図３に示すように、アシストトルク発生手段２１は、軸支持部材６の中央部分の前側の第１取付筒部１５に横向き姿勢に設けられている。アシストトルク発生手段２１は、回転軸心Ｓを含む水平面において回転軸心Ｓと直交する方向に前方から回転軸４にアシストトルクを作用させるものである。

第１取付筒部１５の第１貫通孔１５ａの開口側に、有底筒状の収容孔形成部材２３が装着されている。即ち、収容孔形成部材２３の筒状部の先端は、第１貫通孔１５ａに前方から挿入され、収容孔形成部材２３の中段部の外側に凸の環状凸部２３ｂが第１取付筒部１５の前端部に当接され、複数のボルトを介して第１取付筒部１５の前端部に固定されている。収容孔形成部材２３には、ガススプリング２７のシリンダ本体２７ａが収容されるガススプリング収容孔２３ａが形成されている。

アシストトルク発生手段２１は、回転軸４に固定されたカム部材２４と、このカム部材２４に当接して追従するカム追従部材２５と、このカム追従部材２５が装着された出力部材２６と、カム追従部材２５をカム部材２４の方へ弾性付勢することでカム部材２４を介して回転軸４にアシストトルクを作用させるガススプリング２７（付勢手段に相当する）等を備えている。

カム部材２４は、略楕円形のカム板２４ａと、このカム板２４ａの中心部分に貫通状に一体形成され且つ回転軸４の一部を構成する筒状部２４ｂとを備えている。カム板２４ａは、筒状部２４ｂの外周部の左側寄り部分に形成されている。カム板２４ａは、筒状部２４ｂを介して回転軸４の小径軸部４ｃに回転軸心Ｓに対して偏心状態になるように固定されている。

テーブルユニット２が図１に示す最下位置のときに、図２，図３に示すように、カム板２４ａを回転軸心Ｓからカム追従部材２５までの距離が最小となるような姿勢にして、筒状部２４ｂを回転軸４の小径軸部４ｃに外嵌固定している。筒状部２４ｂは、キー部材２８によって回転軸４に対して回転拘束され、Ｃ形リング２９によって回転軸心Ｓ方向の移動規制されている。

カム追従部材２５は、外周部に円筒面を有し、ガススプリング２７による大きな付勢力でカム板２４ａの外周面に押圧されるローラ部材で構成されている。カム追従部材２５は、出力部材２６の先端部（後端部）に形成された収容凹部２６ａに収容され、水平なピン部材３１を介して回転自在に取り付けられている。

出力部材２６は、第１貫通孔１５ａの内周部に装着されたガイド軸受部材３３に進退自在に挿入されている。出力部材２６は、その前端部分の外周部に形成された規制溝２６ｂと、収容孔形成部材２３に固定され且つ規制溝２６ｂに係合した規制ピン３２によってガススプリング２７の軸心回りに回転しないように規制されている。出力部材２６には、前方開放状のガススプリング挿入孔２６ｃが形成されている。

ガススプリング２７は、シリンダ本体２７ａと、このシリンダ本体２７ａ内に形成され且つ高圧の圧縮ガス（例えば、１０〜２０ＭＰａの圧縮窒素ガス）を封入したガス収容室（図示略）と、このガス収容室に摺動自在に挿入されて圧縮ガスのガス圧を受圧して後方に進出するロッド部材２７ｂとを備えている。

シリンダ本体２７ａのヘッド側端壁部は、収容孔形成部材２３のガススプリング収容孔２３ａの底部に固定されている。シリンダ本体２７ａのロッド側端壁部は、出力部材２６のガススプリング挿入孔２６ｃに挿入され、ロッド部材２７ｂの先端は、ガススプリング挿入孔２６ｃの底部に当接されることで、出力部材２６はガススプリング２７の付勢力によって回転軸心Ｓの方に付勢されている。尚、収容孔形成部材２３を前方に取り外すことで、出力部材２６やガススプリング２７を容易に交換することができる。

テーブルユニット２の揺動位置（つまり、回転軸４の回転位置）に応じて、カム追従部材２５と接触するカム板２４ａの外周面の接触部に鉛直面に対して傾斜した接触角が発生し、その接触角と上記の押圧力によりカム板２４ａにアシストトルクが付加される。カム部材２４の形状は一例を示すものであるが、回転軸心Ｓからカム追従部材２５との接触部までの距離は、図３の状態において最小で、図３の状態から回転軸４が回転するのに応じて漸増していき、１８０度回転した状態で最大となる。

カム板２４ａが図３の状態から回転軸４がおよそ９０度まで回転する間は上記の接触角が漸増し、その後回転軸４が１８０度まで回転する間は上記の接触角が漸減する。つまり、テーブルユニット２が図１の状態（０度回転位置）からおよそ９０度回転した位置においてアシストトルクが最大になり、その９０度回転位置から０度回転位置又は１８０度回転位置の方へ離隔するにつれて、アシストトルクが漸減していき、０度回転位置と１８０度回転位置では、アシストトルクが零になる。尚、カム板２４ａのカム形状を変更することによって接触角を変えることができ、アシストトルクの特性を変えることができる。このアシストトルクによって回転駆動機構７の電動サーボモータの負荷が低減されるため、省エネ効果や電動サーボモータの小型化が可能となる。

次に、反力発生手段２２について説明する。
図２，図３に示すように、反力発生手段２２は、軸支持部材６の右側部分の後側の第２取付筒部１６に横向き姿勢に設けられている。反力発生手段２２は、回転軸心Ｓを含む水平面において回転軸心Ｓと直交する方向に後方から回転軸４の自由端側にバランス用モーメントを作用させるものである。

第２取付筒部１６の第２貫通孔１６ａの開口側に、有底筒状のシリンダ孔形成部材３４が装着されている。即ち、シリンダ孔形成部材３４の筒状部が、第２貫通孔１６ａに後方から挿入され、シリンダ孔形成部材３４の基端側鍔部が、第２取付筒部１６の後端部に当接され、複数のボルトを介して第２取付筒部１６の後端部に固定されている。シリンダ孔形成部材３４には、出力部材３６が装着されるシリンダ孔３４ａが形成されている。尚、シリンダ孔形成部材３４を後方に取り外すことで、出力部材３６やバネ部材３７を容易に交換することができる。

即ち、反力発生手段２２は、回転軸４を挟んでアシストトルク発生手段２１と反対側に且つカム部材２４のカム板２４ａに対して軸受部材９と反対側に設けられている。反力発生手段２２は、その軸心がアシストトルク発生手段２１の軸心とズレた状態で設けられている。

反力発生手段２２は、回転軸４に当接して追従するローラ部材３５と、このローラ部材３５が装着された出力部材３６と、このローラ部材３５を回転軸４の方へ弾性付勢することでローラ部材３５を介して回転軸４にバランス用モーメントを発生するバネ部材３７（付勢部材に相当する）等を備えている。

ローラ部材３５は、バネ部材３７による付勢力で回転軸４の外周面に押圧されるものであり、出力部材３６の先端部（前端部）に形成された収容凹部３６ａに収容され、水平なピン部材３８を介して回転自在に取り付けられている。

出力部材３６は、シリンダ孔形成部材３４のシリンダ孔３４ａに進退自在に挿入されている。出力部材３６は、その後端部の外周部に形成された規制溝３６ｂと、シリンダ孔形成部材３４に固定され且つ規制溝３６ｂに係合した規制ピン３９によって反力発生手段２２の軸心回りに回転しないように規制されている。出力部材３６には、後方開放状のバネ収容凹部３６ｃが形成されている。

バネ部材３７は、シリンダ孔形成部材３４のシリンダ孔３４ａと出力部材３６のバネ収容凹部３６ｃとの間に圧縮状に装着されている。バネ部材３７の後端部は、シリンダ孔３４ａの奥端壁に当接され、バネ部材３７の前端部は、バネ収容凹部３６ｃの奥端壁に当接され、出力部材３６を回転軸心Ｓの方に弾性付勢することで、回転軸４の小径軸部４ｃの右端部にバランス用モーメントが付加される。このように、アシストトルク発生手段２１及び反力発生手段２２は軸支持部材６に内蔵されるため、異物の侵入を防止することができ、耐久性が向上する。

次に、本発明の回転軸用バランサ機構２０の作用及び効果について説明する。
ガススプリング２７の付勢力によって、回転軸４には、軸受部材９を中心として回転軸４をアシストトルク発生手段２１から離隔する方向へ傾ける傾動モーメントＭ１が発生する。この傾動モーメントＭ１は、軸受部材９とガススプリング２７の軸心間の距離をＬ１とし、ガススプリング２７の回転軸心Ｓと直交する方向の付勢力をＦ１とすると、傾動モーメントＭ１＝Ｌ１×Ｆ１で算出することができる。

一方、傾動モーメントＭ１に対向する為に、反力発生手段２２によって発生されるバランス用モーメントＭ２は、軸受部材９とバネ部材３７の軸心間の距離Ｌ２とし、バネ部材３７の回転軸心Ｓと直交する方向の付勢力をＦ２とすると、バランス用モーメントＭ２＝Ｌ２×Ｆ２で算出することができる。このため、バランス用モーメントＭ２＝傾動モーメントＭ１となるように、予めＬ２とＦ２を適切な値に設定することで、上記のモーメントＭ１を相殺することができる。

以上説明したように、反力発生手段２２によって回転軸４にバランス用モーメントを発生することで、アシストトルク発生手段２１の付勢手段の付勢力によって発生する軸受部材９を中心として回転軸４をアシストトルク発生手段２１から離隔する方向へ傾ける傾動モーメントを相殺することができ、回転軸４の傾きを防止し、回転軸４の軸心のズレを防止することができる。

従って、回転軸４の軸受部材９とは反対側に反力発生手段２２を設けることで、アシストトルク発生手段２１による回転軸４の傾きを防止することができるので、ワークＷの加工精度やアームの動作精度が低下するのを防止することができると共に、軸受部材９を追加設置せずとも回転軸４の傾きを防止できるので、軸受部材９の設置数の低減を実現でき、軸受部材９にクロスローラベアリングを容易に採用することができる。

また、反力発生手段２２は、回転軸４に当接して追従するローラ部材３５と、このローラ部材３５を回転軸４の方へ弾性付勢するバネ部材３７（付勢部材）とを備えたので、バネ部材３７等の付勢部材を使用することで、低コストで且つ小型な反力発生手段２２を構成することができる。

さらに、アシストトルク発生手段２１の付勢手段は、ガススプリング２７で構成されているので、バネ定数が低い付勢手段を構成することができ、ストロークによる付勢力の変動を極力低減することができる。

さらにまた、回転軸４の内側にロータリージョイント１１を内蔵したので、回転軸用バランサ機構２０が組み込まれた機械装置をロータリージョイント１１を介して流体圧機器に接続することで、機械装置の自動化が実現可能になる。

加えて、回転軸４が、インデクサ装置１においてワークＷを着脱自在に装着するテーブルユニット２を回動可能に支持する回転軸４であるので、インデクサ装置１のテーブルユニット２を最下位置から上方へ搖動させる際に、アシストトルクを発生させると共にバランス用モーメントを発生させることができる。

次に、実施例１の回転軸用バランサ機構２０を部分的に変更した実施例２の回転軸用バランサ機構２０Ａについて説明する。尚、実施例１の反力発生手段２２は、圧縮状のバネ部材３７を利用した構造であるが、実施例２の反力発生手段２２Ａは、カム機構とガススプリング４５を利用した構造である。

図４，図５に示すように、軸支持部材６Ａの周壁部のうちの後側壁部には、第１取付筒部１５の回転軸心Ｓを挟んで反対側であって反力発生手段２２Ａを装着する為の第２取付筒部１６Ａが横向きに形成されている。第２取付筒部１６Ａは、第１取付筒部１５の逆対称な構造である。第２取付筒部１６Ａの第２貫通孔１６Ａａの開口側に、収容孔形成部材２３と基本的に同様な構造である第２の収容孔形成部材４１が装着されている。第２貫通孔１６Ａａの内周部には、第２の出力部材４４が進退自在に挿入されるガイド軸受部材４７が装着されている。

反力発生手段２２Ａは、軸支持部材６Ａの右側部分の後側の第２取付筒部１６Ａに横向き姿勢に設けられている。反力発生手段２２Ａは、回転軸心Ｓを含む水平面において回転軸心Ｓと直交する方向に後方から回転軸４の自由端側にバランス用モーメントを発生すると共にアシストトルクの一部を発生するものである。尚、反力発生手段２２Ａは、アシストトルク発生手段２１と基本的に同様な構造であり、バランス用モーメントと共に回転軸４の小径軸部４ｃの右端部にアシストトルクの一部を作用させる。

即ち、反力発生手段２２Ａは、回転軸４に固定された第２のカム部材４２と、この第２のカム部材４２に当接して追従する第２のカム追従部材４３と、この第２のカム追従部材４３が装着された第２の出力部材４４と、第２のカム追従部材４４を第２のカム部材４２の方へ弾性付勢することで、第２のカム部材４２を介して回転軸４にバランス用モーメントとアシストトルクとを作用させる第２のガススプリング４５（付勢手段に相当する）とを備えている。

第２のカム部材４２は、略楕円形の第２のカム板４２ａと、このカム板４２ａの中心部分に一体的に形成され且つアシストトルク発生手段２１のカム部材２４と兼用の筒状部２４ｂとを備えている。カム板４２ａは、筒状部２４ｂの外周部の右側寄り部分に形成されている。第２のカム板４２ａは、カム板２４ａに対して回転軸心Ｓを中心として１８０度回転した状態で筒状部２４ｂに固定されている。

テーブルユニット２の揺動位置（つまり、回転軸４の回転位置）に応じて、カム追従部材４２と接触するカム板４２ａの外周面の接触部に鉛直面に対して傾斜した接触角が発生し、その接触角と上記の押圧力によりカム板４２ａにアシストトルクが付加されると共に回転軸４に回転軸心Ｓと直交する方向にバランス用モーメントが付加される。

この構造によれば、反力発生手段２２Ａは、回転軸４に固定された第２のカム部材４２と、この第２のカム部材４２に当接して追従する第２のカム追従部材４３と、この第２のカム追従部材４３を第２のカム部材４２の方へ弾性付勢する第２のガススプリング４５を備え、バランス用モーメントを発生すると共にアシストトルクの一部を発生するので、反力発生手段２２Ａをアシストトルク発生手段２１と同様の構造にすることで、アシストトルクを増大することができる。その他の構成、作用及び効果については、前記実施例１と同様であるので、説明は省略する。

次に、前記実施例１，２を部分的に変更した形態について説明する。
［１］前記実施例１，２の回転軸用バランサ機構２０，２０Ａは、右側の軸支持部材６に組み込まれているが、特にこの構造に限定する必要はなく、回動駆動機構７がある左側の軸支持部材５に組み込まれても良い。

［２］前記実施例１，２の反力発生手段２２，２２Ａは、カム部材２４のカム板２４ａに対して軸受部材９と反対側に設けられているが、特にこの構造に限定する必要はなく、回転軸４を挟んでアシストトルク発生手段２１とおおよそ反対側に設けられるのであれば、反力発生手段２２，２２Ａの中心軸Ａがアシストトルク発生手段２１の中心軸Ｂと一致するように設けられても良いし、軸受部材９とカム板２４ａとの間に設けられても良い。

［３］前記実施例１，２において、アシストトルク発生手段２１の付勢手段としてガススプリング２７が採用されているが、特にこのガススプリング２７に限定する必要はなく、圧縮バネや流体圧シリンダ等の種々の付勢手段を採用することができる。

［４］前記実施例１，２において、回転軸用バランサ機構２０，２０Ａはインデクサ装置１に適用されているが、特にこの構造に限定する必要はなく、インデクサ装置１以外の種々の機械装置に適用することができる。

［５］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に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を包含するものである。

Ｗ ワーク
１ インデクサ装置
２ テーブルユニット
３ 左回転軸
４ 右回転軸
５ 左軸支持部材
６，６Ａ 右軸支持部材
９ 軸受部材
１１ ロータリージョイント
２０，２０Ａ 回転軸用バランサ機構
２１ アシストトルク発生手段
２２，２２Ａ 反力発生手段
２４ カム部材
２５ カム追従部材
２７ ガススプリング（付勢手段）
３５ ローラ部材
３７ バネ部材（付勢部材）
４２ 第２のカム部材
４３ 第２のカム追従部材
４５ ガススプリング（第２の付勢手段）

Claims (6)

1. 軸支持部材に軸受部材を介して回動自在に支持された回転軸に、この回転軸により支持される部材から作用するアンバランストルクを軽減する為の回転軸用バランサ機構において、
   前記アンバランストルクの少なくとも一部を相殺するアシストトルクを発生するアシストトルク発生手段を有し、
   前記アシストトルク発生手段は、前記回転軸に固定されたカム部材と、このカム部材に当接して追従するカム追従部材と、このカム追従部材を前記カム部材の方へ付勢することで前記カム部材を介して前記回転軸にアシストトルクを作用させる付勢手段とを備え、
   前記付勢手段の付勢力によって前記軸受部材を中心として前記回転軸を前記アシストトルク発生手段から離隔する方向へ傾ける傾動モーメントを相殺するバランス用モーメントを発生する反力発生手段であって、前記回転軸を挟んで前記アシストトルク発生手段と反対側に設けられた反力発生手段を設けたことを特徴とする回転軸用バランサ機構。
2. 前記反力発生手段は、前記回転軸に当接して追従するローラ部材と、このローラ部材を前記回転軸の方へ弾性付勢する付勢部材とを備え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機構。
3. 前記反力発生手段は、前記回転軸に固定された第２のカム部材と、この第２のカム部材に当接して追従する第２のカム追従部材と、この第２のカム追従部材を前記第２のカム部材の方へ付勢する第２の付勢手段とを備え、前記バランス用モーメントを発生すると共にアシストトルクの一部を発生することを特徴とする請求項１に記載の回転軸用バランサ機構。
4. 前記アシストトルク発生手段の付勢手段は、ガススプリングで構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の回転軸用バランサ機構。
5. 前記回転軸の内側にロータリージョイントを内蔵したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の回転軸用バランサ機構。
6. 前記回転軸が、インデクサ装置においてワークを着脱自在に装着するテーブルユニットを回動可能に支持する回転軸であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の回転軸用バランサ機構。