SUNCALL HYMOCAM® SYSTEM

HYMOCAM® SYSTEM
SUNCALL HYMOCAM® SYSTEM
SUNCALL HYMOCAM® SYSTEM
HYMOCAM® SYSTEMは、作用端
の動作プロファイルと機構を与
える事で、力学計算、カム設計、
自動作図などを連続処理する当
社オリジナルのカム専用
CAD/CAMシステムです。
この HYMOCAM® SYSTEM と最
新設備による高度な切削・研削技
術、広い熱処理知識とあいまって、
高精度、高品質なカムを、短納
期・低コストで提供いたします。
MOTION
CAM
PROFILE
SUNCALL HYMOCAM® SYSTEM
最新の設備と開発ツール群
最新鋭のマシニングセンタ、ワイヤー
放電加工機など充実の設備で、高品質
なカムを創造します。また、3 次元
CAD/CAM などの開発ツール群をそな
え、新たなニーズにもお応えいたしま
す。
品質・環境
国際規格の品質システム ISO9001 と環境シス
テム ISO14001 を取得。
お客様満足度の向上を最重点とすることを品
質方針に掲げ、お客様の要求される機能につい
て適価・適質・適機の 3 適で保証いたします。
また、最新の技術を駆使してムダを廃し、省資
源に徹し、機能重視の品質を提供しています。
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カム応用製品
HYMOCAM® SYSTEMによる機構解析と 3D CAD/CAM/CAEを駆使した、カム機
構設計およびユニット製作まで幅広く対応します。
TRICAM®インデックスユニット
チップコンデンサ製造機ベースマシン
トランスファプレス用カム式搬送ユニット
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主な取扱品目
印刷機械、半導体製造設備、工作機械、食品機械等の自動機械設備用カム
カム応用製品（インデックスユニット、P&P、自動化設備用カムユニット）
プレス、樹脂加工用金型部品
加工可能範囲
CAM
金型
加工精度
φ500ｍｍ以下
800ｍｍ×500mm
±5μm
主要設備
縦型マシニングセンタマキノフライス製
縦型マシニングセンタマキノフライス製
横型マシニングセンタマキノフライス製
縦型マシニングセンタマキノフライス製
縦型マシニングセンタマキノフライス製
縦型 N/C フライスマキノフライス製
ワイヤー放電加工機
ワイヤー放電加工機
ワイヤー放電加工機
ワイヤー放電加工機
三菱電機製 FA-20P
三菱電機製 SX-20
三菱電機製 QA-20
その他
3 次元形状測定器ミツトヨ製
表面粗さ測定器東京精密製
V56
V55
MCB1210
GF6
1台
2台
1台
1台
3台
5台
1台
1台
1台
2台
1台
1台
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MEMO
SUNCALL HYMOCAM® SYSTEM
付録
カム設計・カム加工の手引き
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1 カムとは
カム(CAM)とは任意の形状を持った機械要素であり、直接接触によって相手側に任意の運動を与えよ
うとするものを言います。
2 カムの種類と機構の分類
2.1
カムの種類
拘束方法
形状
確動
ばね、重力など
溝
平面カム
板カム
平面溝カム
立体カム
端面カム
円筒溝カム
バレルインデック
スカム
2 個の接触子
平面リブカム
共役カム
(複合カム)
円筒リブカム
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2.2
カム機構の分類
2.2.1 従節端形状
2.2.2 従節機構
尖端
円端
平端
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3 カム機構の特性
自動機械に良く用いられる空気圧機構(または油圧機構)とカム式機構との違いは下表のとおりです。
空圧機構との比較
項目
運動特性
動作の信頼性
安定性
メンテナンス性
制御性
融通性
カムによる機械式機構
z 一定である
z 任意の運動を与える事が出来る
z 速度、加速度を連続に出来るの
で衝撃のない運動が可能
z 高速に耐える
z 騒音は少ない
z 安定して動作する
z 故障はほとんどない
z 故障の原因がわかりやすい
z
z
z
設計・製作の容易さ
z
z
z
機械的なシーケンスは一定
同期を取りやすく、動作のオー
バーラップ(重複)も可能
過負荷保護装置を別に取り付け
る必要がある(トルクリミッタ
ー)
機械的連結を必要とするため、
綿密な計画を要する
一般には特殊設計になる
長いストロークの場合は装置が
大きくなり適さない
空圧機構
z 負荷や外乱の影響を受けやすい
z ほぼ等速運動
z 終端での衝撃が大きい
z 高速に絶えない
z 騒音が大きい
z
z
z
z
z
z
z
z
z
ゴミや配管の影響を受けやすい
マイクロスイッチ、リレー、電
磁弁などの関連機器の故障が多
い
故障の原因がわかりにくい
回路を自由に変えられる
シーケンス制御(順次制御)が基
本で、タイミング制御はし難い
過負荷保護機能がある
駆動源が独立しているので、容
易に取り付けられる
市販品で構成できる
長いストロークも可能である
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4 カム曲線とその選択
区分
曲線
番号
不連続曲線
10
11
12
20
21
22
両停留対象曲線
23
24
25
26
27
28
29
30
両停留非対象曲線
31
32
33
34
35
40
41
42
片停留曲線
43
44
名称
等速度
Straight Line
等加速度
Parabolic
単弦
Harmonic
等躍動
Cubic
5次
th
5 Power Polynomial
サイクロイド
Cycloidal
合成正弦（F-3）
Gutman F-3
合成正弦（F-5）
Gutman F-5
変形台形
Modified Trapezoid
変形正弦
Modified Sine
47
(V×V)m
(S×V)m
∞
∞
∞
1.00
1.00
2.00
±4.00
∞
±8.00
4.00
1.09
1.57
±4.93
+∞
-15.5
±3.88
2.47
1.02
2.00
±8.00
±32.0
±8.71
4.00
1.29
1.88
±5.77
+60.0
-30.0
±6.69
3.52
1.19
2.00
±6.28
±39.5
±8.16
4.00
1.26
2.00
±5.13
±59.2
±8.12
4.00
1.20
2.00
±6.74
±70.5
±10.43
4.00
1.33
Ta =
2.00
±4.89
±61.4
±8.09
4.00
1.20
Ta
1.76
±5.53
+69.5
-23.2
±5.46
3.10
1.13
1.28
±8.01
+201.4
- 67.1
±5.73
1.63
1.07
2.07
±5.29
±66.4
±8.99
4.30
1.24
2.61
±11.04
+84.0
-83.4
±18.19
6.79
1.65
Ta = 0 .4
2.00
+7.50
-5.00
±75.0
+9.90
-6.60
4.00
1.15
Ta = 0 .4
2.07
+8.13
-5.97
+120.0
‐ 44.9
+10.10
- 8.34
4.30
1.24
非対称 7 次
th
Unsymm. 7 Power
⎧Ti = 0.2
⎨
⎩Ti = 0.7
2.03
+6.96
-6.17
+69.4
-40.7
+8.84
-8.24
4.11
1.25
非対称サイクロイド
Unsymm. Cycloidal
非対称変形台形
Ferguson. Ⅳ
トラペクロイド
Makino Trapecloid
片停留 4 次
th
One-Dwell 4
片停留 5 次
th
One-Dwell 5
複弦
Double Harmonic
Ta = 0 .4
2.00
+7.85
-5.24
±61.7
+10.20
-6.80
4.00
1.09
2
3
2.00
+6.11
-4.07
±96.0
+10.11
-6.74
4.00
1.09
m = 1
2.18
±6.17
±77.5
±10.84
4.76
1.28
Ta = 0 .4
1.74
+6.52
-4.35
±65.2
+7.49
-3.92
3.02
1.01
Jh = 0
1.73
+4.58
-6.67
+40.0
-22.5
+4.96+5.61
3.00
1.15
2.04
+5.55
-9.87
+20.6
-42.4
+7.75
-9.89
4.16
1.39
m = 1
1.76
±5.53
±34.7
+6.32
-4.86
3.10
1.10
2
3
1.72
+6.75
-4.50
±53.0
+7.53
-3.86
2.95
1.01
m = 1
1.92
±4.44
±55.8
±7.11
3.67
1.14
Ferguson
1.92
+4.68
-4.22
±58.9
+7.43
-6.81
3.67
1.12
1.94
+5.53
-3.68
±69.4
+8.63
-6.48
3.77
1.04
1.66
±5.21
+65.5
-21.8
+4.86
-4.33
2.76
1.06
1.74
±4.91
±61.7
+6.86
-4.26
3.02
1.05
変形等速度
Mod. Const. Velocity
放物正弦
Kubota Parabolic Sine
神保-指数
Jimbo Exponential
非対称 4 次
th
Unsymm. 4 Powet
非対称 6 次
th
Unsymm. 6 Power
片停留サイクロイド
One-Dwell Cycloidal
片停留変形台形
One-Dwell Modified
Trapezoid
1
8
1
=
8
1
⎧
⎪ Ta = 16
⎨
1
⎪ Ta =
4
⎩
Ta =
m =
m =
1
8
2
3
1
=
8
1
=
8
m =
片停留変形正弦
Ta
One-D. Mod. Sine
片停留トラペクロイド
Ta
49
One-D. Trapecloid
特性値は無次元値表示
Jh：躍動終端値
Vm：速度の最大値
Qm：トルクの最大値
Am：加速度の最大値
Jm：躍動の最大値
尚、加速度、変速域の比は変えることが出来ます
（単弦、サイクロイドを除く）
実際の変位
y = yh ⋅ S
48
(A×V)m
1.00
45
46
表 2 カム曲線の特性比較表（自動機械機構学より）
加速度曲
Am
Jm
備考
Vm
線の形状
実際の速度
実際の加速度
カム回転角
y =
yh
⋅V
th
y =
yh
⋅ A
th 2
θ = ω ⋅t
SUNCALL HYMOCAM® SYSTEM
4.1
代表的カム曲線の S.V.A.J の特徴
サイクロイド曲線
変形正弦曲線
高速・軽負荷に適
し、振動に対して優
れている。反面 Am、
Vm やトルクが大き
い。
高速・重負荷に適
し、負荷が未知な場
合に用いても、最も
危なげがない。
変形台形曲線
変形等速度曲線
Am が小さいため、等速部分が必要な場
高速・軽荷重に適し合か、極端に Vm を
小さくする必要があ
ている。
る場合に用いる。
表 3 カム曲線 120 分割数値表
（120 等分した T に対する S の値）
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4.2
ユニバーサル曲線の特長と使用例
i)切削送りユニット用、及びワイヤーボンデ
ィング用の例
ユニバーサル曲線は正弦曲線の合成曲線
で、区間毎にパラメータを自由に設定す
る事によって自由度のあるカム曲線を設
計する事が出来ます。加速度 A の形状は
1/4 周期の正弦曲線で、区間 O、Ⅳ、Ⅷ
で 0、区間Ⅱにおいて最大値 Amp を、区
間Ⅳにおいて負の最大値-Amm をとり、
全区間を通して加速度は連続となりま
す。
ii)速度 v にて動くコンベアにツールヘッ
ドを同期させたい場合の曲線
iii)任意の A 点を通り、加速、減速の比を変え
た非対称曲線を作る（合成曲線）
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5 HYMOCAM® SYSTEM利用による平面カム設計の考え方
SUNCALL
HYMOCAM® SYSTEMは…
カムの設計、加工専用 CAD/CAM システムです
お客さまの方で基本設計（カム構成、タイミング線図、カム曲線など）をしていただければ、あと
はHYMOCAM® SYSTEMにお任せください。
カム設計、自動作図、NC プログラム出力を連続処理します。
理想的な動きを再現する事が出来ます
HYMOCAM® SYSTEMは、従節の作動端の運動から、カム機構を経てカムの輪郭を決定するシステ
ムですので、お客様が理想とする作動端の運動を正確に、高精度で再現する事が出来ます。
ユニバーサルカム曲線で、作動端の運動を自在にコントロールできます
一般的に用いられる変形台形、変形正弦、変形等速度曲線などのカム曲線の他に、ユニバーサルカ
ム曲線により、特殊なカム曲線を設計し、お客様の目的にあった作動端の運動をさせる事が出来ま
す。
高速用、高精度のカムを生み出します
カムを構成している機構を、近似を使わず正確に計算しますので、カムの形状は正確でしかも N/C
加工（切削・研削）により高精度のカムが得られます。これが高速、高精度を生む秘訣です。
基
MOTION
本
設
計
カム機構、タイミング線図（カム
曲線）カムブランク図の決定
入力データ
作
成
入力データ及び補助プログラム
作成
カ
計
ム
計
算
カム形状計算
（圧力角、曲率半径）
N
デ
/
用
タ
直交座標（X-Y）又は
極座標（R-θ）
自
動
設
C
ー
作
図
CAM
PROFILE
N/C
プログラム
N / C
加工
SUNCALL HYMOCAM® SYSTEM
カム設計の手順
5.1
カム設計は次のような手順で行うのが一般的です。
① カム外半径rhを決定します。
以下遥動従節の場合
② 中心間距離 C、レバーの長さℓ を決定します。
③ 図面にてカム構成を決めます。
図面には、カム外半径rhに対応する作動端の位置（変位）と変位の基準線を明示します。
この関係から、従節レバーと従節駆動レバーのなす角τ1は、カム形状計算のときに正確に求め
られます（設計例を参照ください）
。τ1が先に決まっているときは、逆にカム外半径はカム形状
計算の結果として求められます。
5.2
カム諸元の決定
5.2.1 カム半径の決定（図 27）
カム半径は圧力角により制限を受けます。ここでは見かけ上の圧力角φmによって設計を行い、
カムの寸法を決定します。実際の圧力角ψmはHYMOCAM® SYSTEMが自動的に計算します。
カムの許容有効半径Rcは次式で求められます。
Rc =
h
θh
⋅
Vm
L (1)
tan φm
圧力角φm は、直動従節で 30°以下、遥動従節で 45°以下で設計します。
カムリフト h は、カム自体のリフト量です。放射状カムでは従節のストロークに等しく、遥動
従節では作図により近似的に求めます。
θhはストロークyh（またはカムリフトh）を与えるカム軸の回転角度です。ここで求められた
Rcはカムストロークh/2 時のローラー中心軌跡の最小許容半径ですので、この値を元にカム半径
を決定します。実際の圧力角ψmを小さく抑える為には、半径は出来るだけ大きくとると良いで
しょう。また、ローラー中心軌跡の基円半径ro及び外半径rhは次式で求められます。
h
rh = Rc + L (2)
2
h
ro = Rc − L (3)
2
カム曲線を決める
（表 2）
Vm
最大圧力角φm
ストロークyh
直動φm=30°
遥動φm=45°
放射状カムでは
h=yh
カムリフト h
tanφm
振り角θh
ℓ
最小許容有効半径 Rc
（式 1）
（式 2）
カム外半径rh
rhを決定する
（式 3）
中心間距離 C
カム基円半径ro
（式 4）
レバー長さℓ
図 26 カム諸元決定の手順
ℓ
を決定する
図 27
SUNCALL HYMOCAM® SYSTEM
5.2.2 中心間距離 C
カム中心と、従節レバー中心との距離Cがカムの外半径rhよりも小さいと、従節レバーが片持ち
になるため、構造上無理が生じます。
次のように定めるのがよいでしょう。
C > rh
5.2.3 レバーの長さℓ
工程の始端と終端との r 方向（カム中心から見たローラーの方向）が同一になるようにℓ の長さ
を決定します。
l = C 2 − ro rh L(4)
5.2.4 曲率半径による制限
カム輪郭形状は、ローラー中心軌跡とローラー径の関係より導かれます。このときローラー中
心軌跡の凸の部分の最小曲率半径ρminがローラー半径より小さい場合、カム輪郭形状に切り下
げを起こします(図 29)。
ローラー半径を小さくするか、カム寸法を大きくする事で解決します。ただしローラー径が小
さすぎると問題が発生するため、カム寸法を大きくとるほうが前述した圧力角の面からも良い
でしょう。
5.2.5 カム形状のチェック
HYMOCAM® SYSTEMは、計算結果として、カム形状の座標と共に圧力角ψ、ローラー中心の
曲率半径などをアウトプットします。
チェックポイントとして、ψmaxとφmaxとの差が直動従節で 5°以内、遥動従節で 10°以内が好
ましい。
また、ローラー中心軌跡の最小曲率半径ρminがローラー半径の 2 倍以上あればよいでしょう。
ρ min >
D
2
図 28
図 29
SUNCALL HYMOCAM® SYSTEM
例題
下図のような円端遥動従節板カムの最大半径の概略値を求めよ。
ただしカム曲線は変形正弦(Vm=1.76)とし、割付角θh=60°、最大圧力角ψm=45°とする。
解
Rc =
h
θh
⋅
Vm
tan ϕm
30mm
1.76
2
=
⋅
= 25.2mm
π tan 45
60 ×
180
(ローラー中心)
カム外半径 rh = rc +
h
15mm
= 25.2mm +
= 32.7 mm
2
2
従ってカム最大半径は
32.7 −
16
= 24.7 mm
2
SUNCALL HYMOCAM® SYSTEM
6 カム周辺設計の考え方
6.1 ガッチリとスッキリ
カム機構における振動の発生や騒音などの問題は、カム曲線だけの問題と思われがちですが、実は
そうではなく、むしろカム曲線によって期待された運動が実際に従節の運動として実現されている
かどうかであると言えます。
装置全体の剛性がなかったり、ガタがあったりすると、いくら良いカムをセットしても良い特性は
得られません。カム以前の駆動部は『ガッチリ』と、カム以降の従節部は『スッキリ』と構成する
事が肝心です。
ベース ⇒ モーター ⇒ 変減速機 ⇒ カム ⇒ 従節ローラー ⇒ リンク系 ⇒ 従節作動端
従節系『スッキリ』
駆動部『ガッチリ』
6.2 『ガッチリ』駆動系の設計
駆動系やこれを支えるベースは十分にガッチリと量感を持たせます。
電動機は容量に余裕があり、トルク変動の影響を受けにくいもの、回転が滑らかなものを選定しま
す。
減速機にはバックラッシュの少ない型式（ウォームギヤ、スピロイドギヤ等）のものを選定すると
良いでしょう。
6.3 『スッキリ』従節系の設計
従節系は極力『軽く、コンパクト』に、しかも十分な剛性があるように設計しなければなりません。
材質や形状、リブなどの工夫が必要です。また、速度を最大限に上げたい場合はストロークを最小
限に抑えるように設計する必要があります。
6.4 過負荷保護装置
カムなどを使ったメカ式の装置は、過負荷時の安全弁の役割となる過負荷保護装置（またはトルク
リミッター）を取り付ける必要があります。
この装置は原則として負荷に近い場所に設置します。駆動部やカムに取り付けられているものがし
ばしば見受けられますが、これは誤った設計で、カムの従節部以降に取り付けるのが基本です。
過負荷保護バネ
工具
インデックステーブル
作業ユニット
トルクリミッター
拘束バネ
インデックス装置
カム
ロッド
レバー
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7 カムの材質と加工
7.1 カムの材質
カムの材質の具備条件には以下の様なものがあります。
1) 耐摩耗性があること
2) 耐衝撃性の良い事
3) 焼入れ歪が小さいこと
4) 加工性が良い事
一般的に用いられる材質と特性
材質
耐摩耗性
S45C/S55C
○
SK 材
○
SCM 材
○
FC 材
△
FCD 材
△
SKD 材
◎
エンプラ
×
耐衝撃性
○
○
◎
△
△
◎
×
焼入れ性
○
○
○
△
△
◎
-
加工性
◎
○
○
○
○
△
△
重負荷対応
○
○
○
△
△
◎
×
7.2 カムの加工
NC 機の出現によってカムの加工法は大きく様変わりしました。
カム加工法を古い順に並べると以下のようになります
1) ケガキ＋ヤスリ仕上げ
2) 逐一座標法＋ヤスリ仕上げ
3) 倣い加工法
4) 創成法
5) NC 加工法
現在のカムの一般的な加工工程は以下のようなものが一般的です。
材料 ⇒ ブランク加工 ⇒ NC 切削 ⇒ 熱処理 ⇒ 表面処理 ⇒ NC 研削 ⇒ 検査
7.3 カムの熱処理及び表面処理方法
一般的なカムの熱処理方法、外装処理には以下のようなものがあります。
z
熱処理
SxxC
熱処理法
高周波焼入れ
○
軟窒化処理
・塩浴軟窒化
○
（タフトライド）
・ガス軟窒化
○
（タフナイト）
真空熱処理
○
z
SK
○
SCM
○
FC
△
FCD
○
SKD
○
○
○
△
△
○
○
○
△
△
○
×
×
×
×
○
外装処理
・アルカリ化成法(黒染め)
・硬質クロームメッキ
・カニゼンメッキ
コスト
◎
○
○
○
○
△
△
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8 カム関連用語集
あ行
圧力角
圧力角(押進角)とは、カムと従節との共通法線方向が従節の運動方向に対してなす角を言う
インデックス数
割出数を参照
か行
下降部
停留区間を参照
カムフォロア
ローラーのこと。
切下げ
ローラーと同じ径のカッター径で加工すると仮定し、ローラー中心軌跡が先に与えられた場合
に、カッターをこの軌跡に沿って動かすとする。この場合もしローラー中心軌跡の凸の最小曲
率半径がカッター半径よりも小さいと、カムはその部分で切下げ(under cut)を起こす。切り下げ
を起こすと正確な運動が期待できなくなる。従って最小曲率半径は少なくともローラー半径以
上になるようにしなければならない。
さ行
上昇部
停留区間を参照
た行
停留区間
カムの同一半径部を停留区間(ドゥエル、dwell)と呼ぶ。上昇部はライズ(rise)部、下降部はフォ
ール(fall)部と言う。
な行
は行
ま行
や行
ら行
わ行
割付角
従節にフルストロークを与えるのに要するカムの回転角度のこと。
割出数
インデックスカムで、従節軸が 1 回転する間にインデックスする回数を割出数(インデックス数、
ストップ数)という。割出数 N=4 ならば従節軸は 90°ごとにインデックスする。
販売元
サンコール株式会社
〒615-8555 京都市右京区梅津西浦町 14
TEL 075-881-8111
FAX 075-881-8405
http://www.suncall.co.jp/
製造元
サンコールエンジニアリング株式会社
〒400-0414 山梨県南アルプス市戸田 970
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2007.03.09 V2.1

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