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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

カムの種類

カムとは?

 

カム(cam)は、機械部品の運動の方向を変えることのできる機械要素です。カムの歴史は古く、紀元前では、水車小屋でうすを突く仕組みに使われてきました。中世のレオナルドダヴィンチもカムを研究し、使っていたようです。

 

カムは、回転する軸に取り付けられ、軸の回転角度の応じた曲面が作られます。複雑な動きをなめらかにする際にも適しています。他の部品では代用できないほどに、運動特性が良く、同じ運動を繰り返し行うことができ、高速運動にも耐えることができます。部品数が少ないため、故障も起きにくく、メンテナンスが容易であることもメリットの一つです。

 

 

具体的な例としては、

 

・自動車などのガソリンエンジンの排気弁の開閉
・遊園地のメリーゴーランド

 

などに使われています。

 

 

 

カム曲線とは

 

カム曲線は、カムの運動によって作られる従節の運動曲線です。(カムの輪郭の曲線ではありません。)

 

 

※運動を伝える側を原節といい、運動が受け取る側を従節といいます。

 

 

接触子

 

カムと従節が接触する部分の事です。

 

 

平端、突端、そして、ローラーが着いている円端があります。その中でも摩擦が大きいのが、平端です。

 

 

円端、ローラーは摩耗を軽減することができますが、ローラーにすると回転精度によっては、正確にカムの動きが伝わらないケースもありますので、注意が必要です。また、カムの形状が複雑な場合には、うまく追従ができず、使用には適していません。このような場合には、平端の接触子を使う必要があります。

 

 

カムの役割

 

カムの主な役割を解説していきます。

 

「水平運動を上下運動にする」
図のように、原節が左右に動くことで、ローラーのついた従節が上下の運動を行います。

 

 

「回転運動を上下運動にする」
原節が回転することにより、従節が上下運動します。原節の形状を変えることで、様々な上下運動をさせる事ができます。

 

 

「回転運動を水平運動にする」
円筒の表面の曲線に沿って従節が回転します。実際の使用例としては、自動車などのクラッチの切り替えに使われています。

 

 

 

カムの種類

 

原節となるカムには大きく分けて「平面カム」 と 「立体カム」 があります。また、カム部分の形状のことをカムプロフィールといいます。

 

「平面カム」 構造が簡単で、シンプルな動きを従属に伝えることができます。

 

 

 

・板カム・・・特殊な形状をもった板で、この板を回転させる事で、従節に上下運動を伝えます。三角カム、ローラ付きカム、きのこ形カムなどもあります。
・正面カム・・・板の面に溝を作り、そのなかに従節を接触させ、上下運動させます。
・直動カム・・・カムが左右に往復運動して、従節に運動を伝えます。
・反対カム・・・カムを従節側に設置しています。構造は直動カムを反対にしたものです。

 

「立体カム」 平面カムに比べ、空間に占める容積を小さくできます。

 

 

・円筒カム・・・円筒の外周に溝を作りそこに従節をとりつけたものです。バレルカムともよばれています。
・端面カム・・・円筒の端面の外周側に溝をつくり、従節に運動を伝えます。
・円錐カム・・・円筒を円錐にしたカムです。
・球面カム・・・球面に溝を作ったものです。
・斜板カム・・・円板をある角度をもって回転軸に付けたものです。

 

 

カムの基礎円とは?
カムの中心としたカムの一番低い部分を半径とした円をカムの基礎円といいます。

 

カムシャフトとは?
カムシャフトは、エンジンの部品の一つで、バルブを開閉する各気筒のカムをまとめて1本の軸に備えているシャフト(軸)の事です。断面が卵形のカムになっており、複数のカムが連なっています。

 

カムシャフトのリフト量について
リフト量とは、短径と長径の差を指します。基本的にカムのリフト量が大きいと動く幅が大きくなります。

 

 

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