JP2008142874A - 回転テーブルおよびこの回転テーブルを備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの位置決め、加工、再度ワークの位置決めまでの間に要する時間の短縮が図られた回転テーブルおよび工作機械を提案する。
【解決手段】本発明に係る回転テーブル１は、駆動源２と、工具によって加工されるワークを保持するワーク保持部と、前記駆動源２からの動力を前記ワーク保持部に伝達可能な動力伝達機構３と、負荷をかけた状態で前記動力伝達機構３を作動させることができ、かつ前記ワークの加工中に前記動力伝達機構３に所定の負荷をかける負荷機構３０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークを保持する回転テーブルおよびこの回転テーブルを備えた工作機械に関する。

従来から、回転テーブルにおいては、ワークの位置決め精度の向上、加工時においてワークに加えられる負荷に対する装置の剛性の確保等が重要な課題として挙げられ、各種改良がなされた回転テーブルなどが提案されている（下記特許文献１、２参照）。

このような回転テーブルは、動力源と、ウォーム・ウォームホイル機構等の動力伝達機構と、ワークを保持するテーブルと、テーブルの位置を固定するブレーキ等を備えている。そして、テーブルの回転時には、駆動負荷を小さくするために、ブレーキを作用させずにテーブルを回転させ、割り出し位置に位置決めした後に、ブレーキを作用させて、回転テーブルの位置を固定している。
特開平１０−２２０４２５号公報 特開２００１−２７７０７４号公報

上記従来の回転テーブルにおいては、テーブルを回転させる際には、ブレーキをＯＦＦとする。その後、ワークを加工する際には、動力源の駆動を停止させて、回転テーブルを位置決めし、ブレーキをＯＮとする。

さらに、加工後にテーブルを回転させる際には、駆動源を駆動すると共に、ブレーキをＯＦＦとする必要がある。このように、ワークを位置決めし、加工するという一連の動作の中に、ブレーキのＯＮ・ＯＦＦ動作が入るため、要する時間が長くなる。

そこで、本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワークの位置決め、加工、再度ワークの位置決めまでの間に要する時間の短縮が図られた回転テーブルおよび工作機械を提案する。

本発明に係る回転テーブルは、駆動源と、工具によって加工されるワークを保持するワーク保持部と、駆動源からの動力をワーク保持部に伝達可能な動力伝達機構と、負荷をかけた状態で動力伝達機構を作動させることができ、かつワークの加工中に動力伝達機構に所定の負荷をかけられる負荷機構とを備える。好ましくは、上記動力伝達機構は、動力源からの動力が伝達される入力軸と、入力軸からのトルクを増幅させてワーク保持部に伝達するトルク増幅機構とを有し、負荷機構が入力軸に設けられる。好ましくは、上記トルク増幅機構をローラギア機構とする。好ましくは、上記トルク増幅機構をボールギア機構とする。好ましくは、上記負荷機構は、入力軸に設けられた板状部材と、板状部材と接触する接触部材と、板状部材を接触部材に向けて押圧する付勢部材とを有する。好ましくは、上記負荷機構と異なるブレーキ機構をさらに備える。本発明に係る工作機械は、上記の回転テーブルを備える。

本発明に係る回転テーブルによれば、負荷機構が動力伝達機構に負荷をかけた状態で、動力伝達機構を駆動させてワークを所定の位置に位置決めする。そして、ワークが位置決めされた際には、動力伝達機構には、負荷機構により負荷がかけられているため、ワークに切削力などが加えられたとしても、ワーク保持部の変位が抑制される。すなわち、従来のようにブレーキ機構のＯＮ・ＯＦＦ動作の切り替え時間がなく、ワークの位置決めから加工までの間に要する時間の短縮を図ることができる。

図１と図２を用いて、本実施の形態に係る回転テーブル装置（回転テーブル）１について説明する。図１は、本実施の形態に係る回転テーブル装置の断面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。

図１および図２に示すように、回転テーブル装置１は、モータ（駆動源）２と、図示されない工具によって加工されるワークＷを保持するテーブル（ワーク保持部）４と、モータ２からの動力をテーブル４に伝達する動力伝達機構３と、負荷をかけた状態で動力伝達機構３を作動させることができ、かつワークＷの加工中に動力伝達機構３に所定の負荷をかける負荷機構３０とを備えている。

モータ２が駆動すると、モータ２からの動力が動力伝達機構３によって、図２に示すテーブル４に伝達され、テーブル４が回転する。そして、モータ２の駆動が停止して、ワークＷが所定の位置に位置するように、テーブル４が停止する。

負荷機構３０は、動力伝達機構３の動作中および停止時においても、動力伝達機構３に負荷を加えつづけている。このため、テーブル４の回転が停止しているときにおいても、動力伝達機構３に負荷を加えており、テーブル４に切削力などの外力が加えられたとしても、テーブル４の回転を抑制することができ、テーブル４を所定の位置に維持することができる。

このように、常時動力伝達機構３に負荷を加える負荷機構３０によって、加工時におけるテーブル４を保持するため、従来の回転テーブルのようにブレーキ機構などのＯＮ・ＯＦＦ動作が不要となり、ブレーキ機構が作動する時間を省略することができる。さらに、ワークの加工の一部が終了し、さらに別の部分の加工を行なうために、テーブル４を回転させる際においても同様に、ブレーキ機構をＯＮ・ＯＦＦ動作させる必要がなく、加工が終了すると直ちに、テーブル４を回転させることができる。

動力伝達機構３は、ケーシング２０内に収納されており、動力伝達機構３は、モータ２からの動力を入力軸１１に伝達する歯車機構（第１トルク増幅機構）２３と、テーブルが設けられた出力軸１２に入力軸１１からの動力を伝達するローラカム機構（第２トルク増幅機構）２２とを備えている。

歯車機構２３は、モータ２の回転軸１０に設けられた傘歯歯車１０Ａと、この傘歯歯車１０Ａに対応するギア部１５を有する入力軸１１とを備えている。

この歯車機構２３の減速比（回転軸１０の回転数：入力軸１１の回転数）は、たとえば、１０：１とされており、回転軸１０のトルクが増幅されて入力軸１１に伝達される。

ローラカム機構２２は、円筒状に形成された出力軸１２と、この出力軸１２の外周面上に回転可能に複数設けられたカムフォロア１３と、入力軸１１の外表面に形成された複数のカム溝１４とを備えている。

カム溝１４は、入力軸１１の軸方向に複数配列しており、入力軸１１の外周面上にて螺旋状に延在している。そして、たとえば、図１に示すように、入力軸１１が回転方向Ｒ１に向けて回転すると、出力軸１２は、回転方向Ｒ２に向けて回転する。

この際、出力軸１２の回転方向Ｒ２の最も前方に位置するカム溝１４Ａの内側面は、カムフォロア１３を、回転方向Ｒ２に向けて押圧する。その一方で、出力軸１２の回転方向Ｒ２の最も後方に位置するカム溝１４Ｂの内側面には、カムフォロア１３が回転方向Ｒ２から当接する。すなわち、カム溝１４は、２つのカムフォロア１３によって挟持されており、入力軸１１と出力軸１２との間に生じるガタが低減されている。

特に、カムフォロア１３と、入力軸１１とを予め圧接させて、予圧を加えておくのが好ましい。カムフォロア１３は、回転可能に設けられており、回転しながら入力軸１１からの動力を出力軸１２に伝達しており、カム溝１４とカムフォロア１３との間の摩擦が低減されている。

このようにローラカム機構２２は、入力軸１１からの動力を高精度に出力軸１２に伝達することができ、図２に示すテーブル４の位置決めを正確に行なうことができる。特に、テーブル４が停止して、ワークＷに加工を施す際に、カムフォロア１３とカム溝１４との間のガタの分、テーブル４が変位することを抑制することができ、位置決めされたテーブル４の位置がずれることを抑制することができる。

ローラカム機構２２の減速比（入力軸１１の回転数：出力軸１２の回転数）は、たとえば、９：１とされ、入力軸１１からのトルクが増幅されて、出力軸１２に伝達される。

負荷機構３０は、入力軸１１に設けられており、出力軸１２に伝達される負荷は、ローラカム機構２２によって増幅され、負荷機構３０が入力軸１１に加える負荷よりも大きくなる。このため、図２に示すワークＷの加工時に、ワークＷに加えられる切削力を受け止めることができ、切削力によって、位置決めされたテーブル４の位置が変位することを抑制することができる。

そして、テーブル４を回転させながらワークＷを加工する場合においても、ワークＷに加えられる切削力によるトルクよりも、大きなトルクを負荷機構３０が入力軸１１に付与することができるので、切削力によるテーブル４の変位を抑制することができ、連続回転切削等を行なう際においても、高精度の加工が可能となる。

このように、動力伝達機構３は、負荷機構３０より動力伝達経路の下流側でガタの抑制されたローラカム機構２２を設けることにより、負荷機構３０によって入力軸１１の回転が停止した際に、負荷機構３０より動力伝達経路の下流側で、ガタによるテーブルのずれ等の弊害を抑制することができる。さらに、負荷機構３０より動力伝達経路の下流側にローラカム機構２２が設けられているため、負荷機構３０からの負荷を増幅させることができるために、ワークを加工する際においても、テーブルの位置ずれを抑制することができ、高精度の加工を可能としている。

さらに、ローラカム機構２２よりガタの多い歯車機構２３は、負荷機構３０より動力伝達方向の上流側に設けられている。このため、ワークＷの加工時に、負荷機構３０によって、動力伝達機構３のうち、歯車機構２３より下流側に位置する部分の動きを固定することができ、歯車機構２３のガタがテーブル４の位置に影響を及ぼさないようになっている。

負荷機構３０の負荷をローラカム機構２２によって増幅させることにより、出力軸１２に負荷機構３０を設けた場合よりも負荷機構３０をコンパクトに構成することができる。

なお、負荷機構３０が入力軸１１に加える付勢力は、歯車機構２３によって入力軸１１に伝達される動力よりも小さく、加工時にローラカム機構２２を介して伝達される切削力より大きいものとされる。

たとえば、モータ２の出力をたとえば、４Ｎ・ｍ、歯車機構２３の減速比１０：１とした場合、入力軸１１は、４０Ｎ・ｍを出力することができる。そのため、負荷機構３０が８〜１２Ｎ・ｍの負荷を与えても、２８〜３２Ｎ・ｍの出力が可能となる。また、ローラカム機構２２の減速比を９：１とした場合に、負荷機構３０が８〜１２Ｎ・ｍの負荷を与えることで、７２Ｎ・ｍ〜１０８Ｎ・ｍまでの負荷に耐えることができる。

負荷機構３０は、入力軸１１の外周面に固定された円盤状のプレート（板状部材）１７と、ケーシング２０に設けられ、プレート１７と接触する接触板（接触部材）１８と、プレート１７を接触板１８に向けて押圧する皿バネ（付勢部材）１６とを備えている。

皿バネ１６は、プレート１７の側面のうち、外周縁部側に位置する部分と接触している。このため、プレート１７の側面と接触板１８との間に生じる摩擦は、プレート１７の外周縁部側程大きくなり、小さな摩擦力であっても、プレート１７に加えられる負荷トルクを大きくすることができる。これにより、皿バネ１６を小さくコンパクトなものを採用することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。

出力軸１２には、出力軸１２を回転可能に支持するボールベアリング等の軸受けが複数もうけられており、この軸受けの抵抗を低減するために、軸受けには、潤滑油が供給されている。

図３は、プレート１７の正面図である。この図３に示されるように、プレート１７の表面のうち、図１に示す接触板１８と対向する側面には、径方向に延びる溝部（凹部）１７ａが形成されている。そして、この溝部１７ａと隣り合う部分には、接触板１８と接触する接触面（凸部）１７ｂが位置している。

そして、接触面１７ｂと接触板１８との間に入り込んだ潤滑油は、溝部１７ａから外方に排出される。このため、接触面１７ｂと接触板１８との間に油膜が形成されることを抑制することができ、接触面１７ｂと接触板１８との間の摩擦を確保することができる。なお、溝部１７ａの形状は、図３に示す例に限られない。

図４は、本実施の形態に係る回転テーブルの第１変形例を示す断面図である。この図４に示されるように、回転テーブル装置１は、ケーシング２０の外方にまで達した入力軸１１と、このケーシング２０の外方に設けられ入力軸１１の回転を抑制可能なブレーキ機構１００とを備えている。

このブレーキ機構１００は、負荷機構３０の負荷で入力軸１１の回転を止めきれないような切削力などがテーブル４に加えられたときに、入力軸１１に負荷を別途加えて、入力軸１１の変位を抑制することができる。ブレーキ機構１００は、ケーシング２０の外方に位置する入力軸１１の外表面を締め付ける筒状のブレーキ部材１０１と、ブレーキ部材１０１の外周に配置された筐体１０２とを備えている。

そして、ブレーキ部材１０１と筐体１０２との間には、給油室１０５が形成されており、この給油室１０５には、給油管１０３が接続されている。

このため、選択的に給油室１０５内に給油することにより、たとえば、加工時にワークにかかる負荷を負荷機構３０で支持しきれない場合には、ブレーキ機構１００を駆動させて、入力軸１１を保持することができる。

そして、大きな負荷がかかる加工をワークに施すときのみブレーキ機構１００を駆動させ、通常の加工を行なう場合には、負荷機構３０のみで支持することにより、通常の加工を行なう際の加工時間を低減することができる。

図５は、本実施の形態に係る回転テーブルの第２変形例を示す側断面図である。この図５に示す例においては、動力伝達機構３は、モータ２からの動力を入力軸１１に伝達する歯車機構（第１トルク増幅機構）２３と、入力軸１１からの動力をテーブルが設けられた出力軸に伝達するボールギア機構（第３トルク増幅機構）１２２とを備えている。

ボールギア機構１２２は、円筒状に形成された出力軸１２と、この出力軸１２に回転可能に設けられたボール（球状部材）１１３と、入力軸１１の外表面に形成されたカム溝１１４とを備えている。

図６は、ボール１１３近傍の詳細な構成を示す断面図である。
この図６に示す例においては、ボールギア機構１２２は、出力軸１２に形成された凹部１４０ｃ内に設けられた調整部材１４０ｂと、調整部材１４０ｂに形成された窪み１４３内に設けられたボール１１３と、調整部材１４０ｂと、シムなどの板状部材１４９とを備えている。

調整部材１４０ｂの周面には、ネジ部１６２が形成されており、凹部１４０ｃの内周面には、ネジ部１６２と螺合するネジ部１６３が形成されている。

このため、調整部材１４０ｂは、出力軸１２の径方向の位置調整が可能とされており、調整部材１４０ｂの位置を調整することにより、カム溝１１４にボール１１３を押圧させることができる。

これにより、図５に示す入力軸１１と出力軸１２との間に生じるガタを抑えることができ、入力軸１１が停止した際に、出力軸１２が僅かにでも回転することを抑制することができる。

調整部材１４０ｂの窪み１４３は、出力軸１２の径方向外方に位置する調整部材１４０ｂの端面に形成されている。そして、ボール１１３は、この窪み１４３内で回転可能とされており、窪み１４３の開口縁部に設けられた脱落防止部１４１によって窪み１４３内に収容されている。

このため、ボール１１３は、窪み１４３内で回転することができ、カム溝１１４との間に生じる摩擦を低減することができ、入力軸１１からの動力を無駄なく出力軸１２に伝達することができる。

図７は、本実施の形態に係る回転テーブルの第３変形例を示す断面図である。この図７に示す例においては、負荷機構３０は、入力軸１１の外周面に固定された環状の接触板１８と、ケーシング２０に設けられた油圧シリンダ１６０とを備えている。

この油圧シリンダ１６０は、接触板１８に向けて進退可能に設けられたロッド１６１と、内部に供給される油（媒体）の油圧でロッド１６１を進退させるシリンダ部１６３と、シリンダ１６３内に油を供給可能な給油管（給油機構）１６２とを備えている。

そして、ロッド１６１の先端部を接触板１８の表面から選択的に退避させることで、入力軸１１に加える負荷を選択的に無くすことができる。これにより、たとえば、ロッド１６１を接触板１８から離し、入力軸１１の回転抵抗を低減することで、テーブル４を選択的に、高速回転させることができ、加工時間の短縮を図ることができる。

また、テーブル４が設定位置に位置した際に、入力軸１１に加える負荷を増大させることで、テーブル４を設定位置に固定することができる。

さらに、シリンダ部１６３内の油圧を調整することで、ロッド１６１と接触板１８との間の摩擦力を調整することができ、入力軸１１に加えられる負荷を調整することができる。このため、たとえば、上記図１に示す例と同様に、モータ２からの動力によって回転可能な程度の負荷を入力軸１１に加えつつ、ワークＷを加工すると共に、テーブル４が所定の位置に位置した際に、入力軸１１に加える負荷を増大させることで、テーブル４の位置を固定して、ワークＷの位置ずれを抑制することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。

本発明は、回転テーブルおよびこの回転テーブルを備えた工作機械に好適である。

本実施の形態に係る回転テーブル装置の断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 プレート１７の正面図である。 本実施の形態に係る回転テーブルの第１変形例を示す断面図である。 本実施の形態に係る回転テーブルの第２変形例を示す側断面図である。 ボール近傍の詳細な構成を示す断面図である。 本実施の形態に係る回転テーブルの第３変形例を示す断面図である。

符号の説明

１ 回転テーブル装置、２ モータ、３ 動力伝達機構、４ テーブル、１０Ａ 傘歯歯車、１０ 回転軸、１１ 入力軸、１２ 出力軸、１３ カムフォロア、１４ カム溝、１６ 皿バネ、１７ プレート、１８ 接触板、２２ ローラカム機構、２３ 歯車機構、３０ 負荷機構、Ｒ１，Ｒ２ 回転方向、Ｗ ワーク。

Claims (8)

1. 駆動源と、
   工具によって加工されるワークを保持するワーク保持部と、
   前記駆動源からの動力を前記ワーク保持部に伝達可能な動力伝達機構と、
   負荷をかけた状態で前記動力伝達機構を作動させることができ、かつ前記ワークの加工中に前記動力伝達機構に所定の負荷をかける負荷機構と、
   を備える、回転テーブル。
2. 前記動力伝達機構は、前記動力源からの動力が伝達される入力軸と、前記入力軸からのトルクを増幅させて前記ワーク保持部に伝達するトルク増幅機構とを有し、
   前記負荷機構が前記入力軸に設けられた、請求項１に記載の回転テーブル。
3. 前記トルク増幅機構がローラギア機構とされた、請求項２に記載の回転テーブル。
4. 前記トルク増幅機構が、ボールギア機構とされた、請求項２に記載の回転テーブル。
5. 前記負荷機構は、前記入力軸に設けられた板状部材と、
   前記板状部材と接触する接触部材と、
   前記板状部材を前記接触部材に向けて押圧する付勢部材と、
   を有する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転テーブル。
6. 前記板状部材の表面のうち、前記接触部材と接触する領域に形成された凹凸部をさらに備える、請求項５に記載の回転テーブル。
7. 前記負荷機構と異なるブレーキ機構をさらに備えた、請求項１から請求項６のいずれかに記載の回転テーブル。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の回転テーブルを備えた工作機械。

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