JP7093991B2 - 回転軸のブレーキ装置及びそのブレーキ装置を備えたインデックステーブル - Google Patents

Description

本発明は、回転軸のブレーキ装置及びそのブレーキ装置を備えたインデックステーブルに関する。

この種のブレーキ装置として、特許文献１及び２などに記載のものが提案されている。
特許文献１に記載のものは、回転軸の軸方向一端にテーブル面を備え、駆動機構により回転軸を回転させ、クランプ機構により所定回転角度で回転軸を固定する円テーブル装置に関するものであった。クランプ機構として、回転軸に一体的に設けられたブレーキディスクと、該ブレーキディスクを挟圧するクランプ部材と、該クランプ部材を加圧する流体圧ピストンを備えていた。流体圧ピストンとクランプ部材の間に、軸方向及び径方向に移動可能なボールと、ピストン及び可動側クランプ部材にそれぞれ形成されたテーパーカム面とからなる２段構え式の増力機構を備えていた。

特許文献２に記載のものは、回転可能に支持された軸をクランプするためのクランプ装置であって、軸の周方向に沿って隙間を有して設けられた薄肉スリーブを備え、薄肉スリーブを軸に向けて変形させることにより軸をクランプするものであった。前記薄肉スリーブから見て前記径方向外側に、流体を収容するための流体収容部を有し、該流体収容部に注入される流体の圧力により前記薄肉スリーブを変形させるものであった。

特開２００２‐０１８６７９号公報 特開２００５‐１１８９４６号公報

もっとも、前記特許文献１または２に記載のものは、いずれも流体圧により回転軸にブレーキを作動させるものであり、大きなブレーキ力を得るためには、大きな操作力を必要とするものであった。

そこで、本発明は、小さな操作力で大きなブレーキ力を得ることができる回転軸のブレーキ装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、次の手段を講じた。すなわち、本発明は、回転駆動源と、該回転駆動源から回転動力が伝達される入力軸と、該入力軸に減速装置を介して動力が伝達される出力軸とを備え、該出力軸にワークを取り付ける装置が設けられるるインデックステーブルにおいて、前記入力軸は固定部に回動自在に設けられ、該入力軸の外周面又は内周面に、ストレートな周面を有するブレーキ作動面が設けられ、前記ブレーキ作動面に対面して配置されるストレートな周面と、該ストレートな周面と同軸状に配置された第１テーパ面とを有するテーパスリーブが、前記固定部に固定され、前記第１テーパ面と同じテーパ角度の第２テーパ面を有するブレーキ作動部材が、前記両テーパ面が対向して、軸方向直進移動可能に設けられ、前記第１及び第２テーパ面間に摩擦低減手段が介在され、前記ブレーキ作動部材を軸方向直進移動させてブレーキ力付与及び解除を行うブレーキ駆動手段が設けられたインデックステーブルである。

前記摩擦低減手段は鋼球により構成されているのが好ましい。

前記テーパスリーブには、直径を弾性変形容易とさせる容易手段が設けられているのが好ましい。

前記ブレーキ駆動手段のブレーキ力付与は弾性部材で行い、解除は流体圧で行うのが好ましい。

前記減速装置は、前記入力軸の外周に形成されたカム面と、該カム面に係合すべく前記出力軸に設けられカムフォロアにより構成されているのが好ましい。

前記インデックステーブルの出力軸は、ゆりかご冶具に結合されているのが好ましい。

本発明によれば、小さな操作力で大きなブレーキ力を作動させることができる。

本発明のインデックステーブルの実施の形態を示す正面図。 図１の状態のゆりかご冶具を９０度回転させた状態における側面図。 図１のインデックステーブルの断面図。 図３のＡ－Ａ線断面図。 回転軸のブレーキ装置の正面断面図。 回転軸のブレーキ装置の側面の要部図。 他の実施の形態を示す回転軸のブレーキ装置の正面断面図。 他の実施の形態を示す回転軸のブレーキ装置の正面断面図。 回転軸のブレーキ作動面の各種形状を示す説明図。 テーパスリーブの内周面の各種形状を示す説明図。 本発明の回転軸のブレーキ装置の他の実施の形態を示す概略図。 本発明の回転軸のブレーキ装置の他の実施の形態を示す概略図。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１および図２に示すものは、マシニングセンタのテーブル（図示省略）に取り付けられるワーク取付装置である。

このワーク取付装置は、前記テーブルに取り付けられるベース１と、このベース１に設けられたインデックステーブル２とサポートテーブル３と、これら両テーブル２，３間に設けられたゆりかご冶具４とを有する。ゆりかご冶具４にワーク５が固定される。ワーク５は、マシニングセンタの主軸に取り付けられた工具６により加工される。

ゆりかご冶具４は、ワーク５を固定する取付部７と、取付部７の両端のアーム部８，８とを有する。一方のアーム部８がインデックステーブル２の出力軸９の端面に取り付けられ、他方のアーム部８がサポートテーブル３のサポート軸１０に取り付けられる。インデックステーブル２の出力軸９とサポートテーブル３のサポート軸１０の両軸芯は、一直線上に配置されている。

取付部７には、クランプシリンダ１１や着座パッド１２が設けられている。クランプシリンダ１１は、流体圧によってワーク５を取付部７に固定するものである。着座パッド１２は、エアーの吹き出し口１３をワーク５が塞ぐことにより、ワーク５が取付部７に確実に取り付けられたことを検出するものである。

ゆりかご冶具４の回転中心と重心位置との距離は、図２に示すようにＬとされている。
インデックステーブル３は、ゆりかご冶具４の姿勢を変更するものであり、図１に示す状態から図２に示すように、９０度回転させるものである。なお、インデックステーブル２の回転割り出し角度は、９０度に限らず任意の角度に設定できる。

図３に示すものは、インデックステーブル２の詳細である。インデックステーブル２は、本体である固定部１４に回動自在に設けられた出力軸９と入力軸１５を有する。出力軸９の端面がインデックステーブル２の冶具取付面とされ、この冶具取付面にゆりかご冶具４のアーム部８が取り付けられている。

出力軸９の軸心部には、ロータリジョイント１６が設けられている。ロータリジョイント１６は、固定部１４に固定された固定軸１７と、出力軸９に設けられた回転スイベル１８とを有する。固定軸１７には第１油圧回路１９が設けられ、回転スイベル１８には第２油圧回路２０が設けられている。両回路１９，２０は、出力軸９が回動しても連通可能とされているとともに、外部に圧力媒体が漏洩しないようにシールされている。第２油圧回路２０は、アーム部８や取付部７に設けられた第３油圧回路２１に連通し、クランプシリンダ１１に圧力媒体を供給する。

なお、図示省略するが、着座パッド１２に供給されるエアーも、ロータリジョイント１６を介して供給されるよう構成されている。

出力軸９と入力軸１５は、互いに直行する軸芯を有して配置されており、この両軸９，１５間に減速装置２２が設けられている。

図４に示すように、減速装置２２は、前記入力軸１５の外周に形成されたカム面２３と、該カム面２３に係合すべく前記出力軸９に周方向等間隔に設けられカムフォロア２４により構成されているローラギヤカム機構である。このローラギヤカム機構は、バックラッシュをゼロにすることができるものである。

入力軸１５の一端部は、回転駆動源２５にギヤ列２６を介して連結されている。回転駆動源２５はサーボモータとされている。なお、本発明はサーボモータに限定されるものではない。

インデックステーブル２の回転中心からゆりかご冶具４の重心位置が、距離Ｌだけ離れているため、インデックステーブル２には、位置決めした位置を保持するブレーキ装置２７が必要となる。
ブレーキ装置２７は、入力軸１５の他端部に設けられている。

図５及び図６に示すように、ブレーキ装置２７は、固定部１４と、該固定部１４に対して回動自在である回転軸とを有する。なお、ここでいう回転軸は、前記入力軸１５である。

固定部１４に回動自在に設けられた回転軸（入力軸）１５に、ストレートな周面を有するブレーキ作動面２８が設けられている。このブレーキ作動面２８は、回転軸１５の外周面に形成されている。この実施の形態では、ブレーキ作動面２８は、回転軸１５の端部に形成されているが、端部に限定されるものではない。

前記ブレーキ作動面２８に対面して配置されるストレートな周面と、該ストレートな周面と同軸状に配置された第１テーパ面２９とを有するテーパスリーブ３０が、前記固定部１４に固定されている。

すなわち、回転軸１５にテーパスリーブ３０が外嵌されている。テーパスリーブ３０は、一端部に外径方向に張り出すフランジ３１を有し、該フランジ３１が前記固定部１４にボルト３２を介して固定されている。テーパスリーブ３０の外周面に第１テーパ面２９が形成されている。この雄テーパ面２９は、前記フランジ３１側から反対側の端部に向かって小径となるよう形成されている。このテーパスリーブ３０の小径端部は、回転軸１５の端部に位置している。

テーパスリーブ３０には、その直径を弾性変形容易とさせる容易手段が設けられている。この容易手段は、軸方向に沿ったスリット３３とされている。なお、軸方向とは、軸心と平行なものに限らず、軸心に対して傾斜したものも含む。

テーパスリーブ３０の第１テーパ面２９には、前記フランジ３１とは反対側の端部に達するスリット３３が周方向等間隔に４本設けられているが、本数は、これに限定されるものではない。スリット３３を設けることにより、テーパスリーブ３０の縮径変形を容易にしているが、容易手段としては、スリットに代え、凹溝や薄肉部を軸方向に形成したものであっても良い。

テーパスリーブ３０を固定部１４に固定する手段としては、ボルト３２等の締結手段で固定するものに限らず、固定部１４とテーパスリーブ３０をスプライン結合等して回動不能とし、かつ、軸方向移動不能に拘束する構成（図示省略）であっても良い。

前記第１テーパ面２９と同じテーパ角度の第２テーパ面３４を有するブレーキ作動部材３５が、前記両テーパ面２９，３４が対向して、軸方向移動可能に設けられている。

ブレーキ作動部材３５は、テーパスリーブ３０を変形させて、回転軸１５のブレーキ作動面２８に圧接させるものである。

ブレーキ作動部材３５は、外周部と内周部を有する筒状体に形成されている。内周部に、前記テーパスリーブ３０の第１テーパ面２９と同じ角度の第２テーパ面３４が形成されている。

ブレーキ作動部材３５の外周部に受圧部３６がフランジ状に形成されている。受圧部３６の外周面が、固定部１４に設けられたシリンダ室３７に軸方向移動自在に嵌合している。受圧部３６の一端面は受圧面３８とされ、他端面は押圧面３９とされている。受圧面３８はシリンダ室３７内の圧力媒体の圧力を受ける面であり、押圧面３９は、弾性部材４０により押圧される面とされている。固定部１４には、シリンダ室３７に流体圧力媒体を供給・排出する供給口４１が設けられている。弾性部材４０は、押圧面３９と固定部１４との間に介在されている。

前記第１及び第２テーパ面２９，３４のテーパ角度は、４度とされている（勾配は２度）。このテーパ角度は、非常に小さい角度に設定され、約１度から１０度の範囲に設定するのがよい。

前記第１及び第２テーパ面２９，３４間に摩擦低減手段４２が介在されている。この摩擦低減手段４２として転がり部材が設けられている。転がり部材として鋼球が設けられているがこれに限定されない。

鋼球４２は、ほぼ隙間なく配置されているが、転動可能な隙間を有して配置することができる。またスペーサを介して鋼球４２を保持することもできる。第１及び第２テーパ面２９，３４間には、鋼球４２の飛び出しを防止する部材４３が設けられている。

なお、弾性変形容易手段としてスリット３３を設けた場合、スリット３３の溝幅は、鋼球４２の直径よりも小さく設定し、鋼球４２がスリット３３から脱落することを防止している。

ブレーキ作動部材３５のブレーキ力付与及び解除を行うブレーキ駆動手段４４が設けられている。
ブレーキ駆動手段４４は、前記ブレーキ作動部材３５を軸方向直進移動させるものである。ブレーキ駆動手段４４は、前記ブレーキ作動部材３５を一方に移動させることにより、テーパスリーブ３０を変形させて、回転軸１５のブレーキ作動面２８に圧接して、ブレーキを掛ける作動部４５と、それとは反対側の他方にブレーキ作動部材３５を移動させることにより、前記ブレーキを解除する解除部４６とを有する。

作動部４５は、前記ブレーキ作動部材３５の受圧部３６を押圧する弾性部材４０により構成されている。弾性部材４０は圧縮コイルスプリングとされている。弾性部材４０はコイルスプリングに限定されるものではなく、皿ばね等であっても良い。

解除部４６は、前記ブレーキ作動部材３５の受圧部３６を押圧すべく、シリンダ室３７に供給される流体圧力媒体により構成されている。圧力媒体は、空気圧とされているが、これに限定されるものではない。

この実施の形態では、前記ブレーキ駆動手段４４のブレーキ力付与は弾性部材４０で行い、解除は流体圧で行うものとされている。
したがって、流体圧遮断時にもブレーキ保持ができ、不慮にブレーキが解除されることがなくなる。

ブレーキ装置２７は、インデックステーブル２の位置決めを行った後に、作動させるものであるが、回転駆動源２５がサーボモータの場合、サーボロック作用によりブレーキ装置２７を作動させなくとも、位置決め位置を保持することができる。したがって、通常はサーボモータで位置を保持し、インデックステーブル２に大きな負荷がかかった時や、電源が不慮に切断されたときに、ブレーキ装置２７を作動させるようにすることができる。また、減速装置２２の減速比が大きいので、ブレーキ装置２７のブレーキ力は小さなもので足りる。

図７に示すものは、ブレーキ装置２７の他の実施の形態であり、作動部４５において、弾性部材４０の他に、ブレーキ作動部材３５を押圧する流体圧シリンダ室４７を付加したものである。

図８に示すものは、ブレーキ装置２７の他の実施の形態であり、図７に示す作動部４５において、弾性部材４０を削除し、ブレーキ作動部材３５を押圧する流体圧シリンダ室４７のみとしたものである。

図９に示すものは、回転軸１５のブレーキ作動面２８の表面形状を示すものである。
同図（ａ）は、ブレーキ作動面２８にディンプル４８が形成されているものである。
同図（ｂ）～（ｇ）は、ブレーキ作動面２８に各種の溝４９が形成されているものである。
このような表面形状にすることにより、摩擦力を高めてブレーキ力を高めることができる。

図１０に示すものは、前記回転軸１５のブレーキ作動面２８に対面するテーパスリーブ３０の内面形状を示すものである。
同図（ａ）は、テーパスリーブ３０の内面にディンプル５０が形成されている。
同図（ｂ）、（ｃ）は、テーパスリーブ３０の内面に各種の溝５１が形成されている。
このような表面形状にすることにより、摩擦力を高めてブレーキ力を高めることができる。

図１１に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、第１テーパ面２９と第２テーパ面３４のテーパ角度の向きが、図７に示すものとは逆向きとされたものであり、その他の構成は同じである。

図１２に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、回転軸１５のブレーキ作動面２８が回転軸１５の端部に設けられた筒部の内面に形成されたものである。

テーパスリーブ３０の第１テーパ面２９は、テーパスリーブ３０の内周面に形成されている。この第１テーパ面２９は、回転軸１５の軸端から奥に行くに従い小径となる、雌テーパ面に形成されている。

ブレーキ作動部材３５は、テーパスリーブ３０に内嵌されるものであり、その外周面に第２テーパ面３４が形成されている。第１テーパ面２９と第２テーパ面３４は同じテーパ角度に形成され、両テーパ面２９，３４間に摩擦低減手段である鋼球４２が介在されている。

ブレーキ駆動手段４４は、単動シリンダ５６から構成されている。その他の構成は、上記実施の形態のものと同じである。

今回開示された実施例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。例えば、減速装置は、前記入力軸の外周に形成されたウオームと、該ウオームと噛合すべく前記出力軸に設けられウオームホイールにより構成されているものであってもよく、また、遊星歯車機構や波動歯車機構を有するものであっても良い。

摩擦低減手段として、両テーパ面間に油膜を形成するようにしたものであっても良い。

本発明の範囲は、上記した説明ではなく、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及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

２ インデックステーブル
４ ゆりかご冶具
９ 出力軸
１４ 固定部
１５ 入力軸（回転軸）
２２ 減速装置
２３ カム面
２４ カムフォロア
２５ 回転駆動源
２７ ブレーキ装置
２８ ブレーキ作動面
２９ 第１テーパ面
３０ テーパスリーブ
３３ スリット（容易手段）
３４ 第２テーパ面
３５ ブレーキ作動部材
４０ 弾性部材
４２ 摩擦低減手段
４４ ブレーキ駆動手段

Claims (6)

1. 回転駆動源と、該回転駆動源から回転動力が伝達される入力軸と、該入力軸に減速装置を介して動力が伝達される出力軸とを備え、該出力軸にワークを取り付ける装置が設けられるインデックステーブルにおいて、
   前記入力軸は固定部に回動自在に設けられ、該入力軸の外周面又は内周面に、ストレートな周面を有するブレーキ作動面が設けられ、
   前記ブレーキ作動面に対面して配置されるストレートな周面と、該ストレートな周面と同軸状に配置された第１テーパ面とを有するテーパスリーブが、前記固定部に固定され、
   前記第１テーパ面と同じテーパ角度の第２テーパ面を有するブレーキ作動部材が、前記両テーパ面が対向して、軸方向直進移動可能に設けられ、
   前記第１及び第２テーパ面間に摩擦低減手段が介在され、
   前記ブレーキ作動部材を軸方向直進移動させてブレーキ力付与及び解除を行うブレーキ駆動手段が設けられたインデックステーブル。
2. 前記摩擦低減手段は鋼球により構成されている請求項１記載のインデックステーブル。
3. 前記テーパスリーブには、直径を弾性変形容易とさせる容易手段が設けられている請求項１又は２記載のインデックステーブル。
4. 前記ブレーキ駆動手段のブレーキ力付与は弾性部材で行い、解除は流体圧で行う請求項１～３のいずれか一つに記載のインデックステーブル。
5. 前記減速装置は、前記入力軸の外周に形成されたカム面と、該カム面に係合すべく前記出力軸に設けられカムフォロアにより構成されている請求項１～４のいずれか一つに記載のインデックステーブル。
6. 前記ワークを取り付ける装置は、ゆりかご冶具である請求項１～５のいずれか一つに記載のインデックステーブル。

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