カム
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運動を伝達するには、歯車、ベルトとベルト車、クランクといった機構がいろいろとありますが、複雑な運動を伝達するものにカムという機構があります。
運動を伝えようとするものを原節といい、運動が伝えられるほうを従節といいます。 この原節になるものをカムといいます。
水平運動を上下運動にかえる
図1に示すように、原節 ( a ) は左右に白由に動くようになっていて、 原節にはローラの付いた従節 ( b ) がつながっています。 この原節 ( a ) を水平方向CAM2の直線往復運動をさせることによって、原節 ( a ) の複雑なカーブに沿ってローラが回わり、従節 ( b ) は上下に往復運動を行ないます。
自動機に見られるスイッチの切かえには このカムが多く使われています。
回転運動を上下運動にかえる
図2のよう}こ 原節 ( a) は特殊な形伏をした板で、この円板が軸に固定されていて回転します。 この板のふちに、ローラの付いた従節が接していて自由に上下運動ができるようになっています。 原節 ( a ) が軸の回りを回転すると ふちに接している従節 ( b )が ( a) の 半径のちがいによって上下に運動します。
このカムは、原節の板のふちの作り方によって いろいろの直線運動(上下運動)を伝達するカム ができます。 みぞカムもこれと原理は同じで,円筒外燭や円阪に彫ったみぞが、ふちに相当します。
回転運動を水平運動にかえる
図3のように、円筒の表面に円周にわたっていろいろな曲線のみぞを切っていて、そのみぞに従節を入れ 円筒を回転きせます。 原節 ( a ) を回転することによって 従節 ( b ) は左右に運動します。 これはクラッチ切かえなどに使われています。
従節の運動はカムの形状によって決まります。したがってカムの形状を決めることは非常にむずかしく、また重要なことです。 そこで、カムの形状を決める場合はカムをどれだけ回転させたとき、従節の位置がどれだけ動くかを考えなければなりません、その関係を調べるため、あるいは計画するために、カムの位置と従節従の位置をグラフ上にプロットして カムの形状を決めます。 このグラフのことをカム線図といいます。
カムの種類
平面カム
1,板カム -- 特殊な輪かくをもった板を回転させて、その外周に従動節を接触させ 希望する運動を実現させる。 また、板カムの形からみて 円板カム、三角カム......といった呼びかたもされます。 円板力ムは、円板を偏心させればよいのですから単純です。 編心量こよってその移動量が変わります。 三角カムといっても 三角形をしているのでなく、だいたい三角に近いということです。
2,正面カム -- 板の面にみぞを設けて、そのみぞの中に従動節をはめたものです。 みぞカムともいいます。
3,直動カム -- カムが直線往復運動するものです。 板カムの外周を展開したものです。
4,反対カム -- カムを従動節側に設けたものです。 直動カムを反対にしたものです。
立体カム
1,円筒カム -- 円筒の外周にみぞを設けて、そこに従動節をはめたものです。
2,端面カム -- 円筒の端面、主として外周側を必要な形にしたものです。 円筒カムをみぞのところから切断したもの。
3,円すいカム -- 円筒を円すいにしたものです。
4,球面カム -- 球面にみぞを設けたものです。
5,斜板カム -- 円板を回転軸に対して傾けてつけたものです。
カムに対応する従動節は,案肉を設けて直線往仮運動するものと、てこによって揺動運動するものとあります。
また、みぞのなかに従動節をはめたもの、正面カム、円筒カム、円すいカム、球面カムなどは、従動節のもどり工程も確実に その動きを規正できます。 こういうカムを "確動カム" といいます。 .
板カム、端面カムなどは、カムの回転が早くなると、従動節が追随できなくなります。
回転運動を直線往復運動に変えるのにカムを使うのは、だいたいにおいて直線運動距離の短かい場合です。 直線運動が長い場合には、ねじか、ピニオン・ラックで、 長ければワイヤと滑車になります。
また、それらのほうが等連運動がやりやすいのです。 カムは直線運動が短かいときに有利ですし、不等速運動を実現するのに便利です。 板カムにしろ、正面力ムにしろ、あるいは円筒カム、端面カムにしても 原動側が回転運動であるかぎり従動側は必ず、はじめの位置にもどります。 必然てきに往腹運動となるわけです。
上の斜板カムと同じ動きのクランク機構では直線運動は不等速で、正弦曲線(グラフにするとサインカーブ)という曲線をえがきます。 カムになりますと直線運動を等速にすることができますし、あるいはまた、途中でいろいろと速度のかわる運動も自由につくれます。
下図1の左側の山形をカム線図といいます。
はじめの180°'は上がり あとの180°は下がっています。 直線ですから等速の往復運動です。 これでカムをつくるには、基礎円の大きさを決め、その半径 ( b ) だけ下へとり その円の上にカム線図の各角度の点の高さを加えた点を結んでいけばカム形状ができます。
この図のように、ハート形の板カムがあったら、これは等速直線往復運動用のカムと思ってください。
円筒カム、端面カムでやろうとすれば、カム線図をその円筒に巻きつければよいわけです。