CN114799941A - 旋转工作台装置 - Google Patents

Abstract

本发明的旋转工作台装置具备：旋转工作台；中心轴，其朝向旋转工作台被立设；壳体，其遍布沿着旋转轴的预先决定的范围具有剖面圆形的内周面；中心套筒，其具有与内周面对应的剖面圆形的外周面，上述外周面与上述内周面同心；多个凹部，它们形成于内周面与外周面的至少一方；多个O型圈，它们配置为被内周面与外周面夹持；壳体内流体流路，其形成于壳体的内部；以及多个套筒内流体流路，它们形成于中心套筒的内部。

Description

旋转工作台装置

技术领域

本发明涉及旋转工作台装置。

背景技术

公知有一种旋转工作台装置，其具有分配器(Distributor)，使用分配器向对工件、加工工件的装置进行固定的旋转工作台分配并供给空气、油等流体(例如，日本特开2014-161995号公报)。

分配器具有：被固定的中心套筒、相对于中心套筒进行旋转的中心轴、在中心套筒的内周在轴向设置多个的环状的凹部、与凹部在外径侧沿径向连通的第一通孔以及与凹部在内径侧沿径向连通的第二通孔。旋转工作台装置使流体从设置于中心套筒的流体流路经由第一通孔向凹部流入，并经由第二通孔向在中心轴内形成的流体流路供给。中心轴连接于工作台，从而供给至中心轴的流体流路的流体被输送至工作台，而用于驱动卡盘装置等工作台上的装置。作为流体，存在油、冷却剂等液体、空气等气体。为了在中心套筒与中心轴的边界面抑制多个凹部之间的流体的泄漏，而在轴向在凹部的两侧设置O型圈。

但是，若分配器进行的空气、油的分配数增加，则凹部的数量增加，从而O型圈的数量也增加。若O型圈的数量增加，则在中心轴旋转时由O型圈引起的动态阻力增加。若中心轴旋转，则中心套筒因该动态阻力而扭曲。虽未记载于日本特开2014-161995号公报，但当在轴向在一端侧且在中心套筒与中心轴之间设置有检测旋转工作台的旋转的编码器的情况下，因中心套筒的扭曲而产生编码器的旋转无法检测带，从而成为旋转工作台的空转(Lostmotion)。其结果，假定旋转控制性能、旋转定位精度降低。因此，期望抑制O型圈的动态阻力所引起的旋转控制性能、旋转定位精度的降低的结构。

发明内容

本发明能够作为以下的方式来实现。

(1)根据本发明的一个方式，提供一种旋转工作台装置。该旋转工作台装置具备：旋转工作台；框体，其将上述旋转工作台支承为能够绕旋转轴进行旋转；中心轴，其朝向上述旋转工作台被立设于上述框体的与上述旋转工作台的旋转中心对应的位置；壳体，其固定于上述框体，并在包围上述中心轴的位置与上述中心轴分离设置，该壳体遍布沿着上述旋转轴的预先决定的范围具有剖面圆形的内周面；中心套筒，其配置于上述中心轴的外侧且上述壳体的内侧的位置，并固定于上述旋转工作台，该中心套筒具有与上述内周面对应的剖面圆形的外周面，上述外周面与上述内周面同心地旋转；旋转编码器，其配置于上述中心轴及上述旋转工作台，对上述旋转工作台的旋转角进行检测；多个凹部，它们形成于上述内周面与上述外周面的至少一方，形成流体的流路；多个O型圈，它们配置于被上述内周面与上述外周面夹持的位置，抑制流体从多个上述凹部泄漏；壳体内流体流路，其形成于上述壳体的内部，与多个上述凹部中的各个凹部分别连通；以及多个套筒内流体流路，它们形成于上述中心套筒的内部，与多个上述凹部中的各个凹部分别连通，向设置于上述旋转工作台的流体的流路供给流体。根据该方式的旋转工作台装置，即使旋转工作台与中心套筒相对于壳体旋转而产生中心套筒与壳体之间的O型圈的动态阻力，由于O型圈不存在于中心套筒与中心轴之间，所以中心轴也不会受O型圈的动态阻力的影响。其结果，不产生设置于中心轴的旋转编码器的旋转无法检测带，也不产生旋转工作台的空转。其结果，能够抑制O型圈的动态阻力所引起的旋转控制性能、旋转定位精度的降低。

(2)在上述方式的旋转工作台装置中，多个上述凹部也可以具有环状的槽形状。根据该方式的旋转工作台装置，由于凹部呈环状的槽形状，所以能够从壳体向中心套筒稳定地供给流体，而不受中心套筒的旋转位置影响。

(3)在上述方式的旋转工作台装置中，多个上述凹部也可以形成于上述壳体的上述内周面。根据该方式的旋转工作台装置，由于在中心套筒不形成凹部，所以能够使中心套筒的厚度变薄。

(4)在上述方式的旋转工作台装置中，在上述中心轴与上述中心套筒之间也可以具备旋转支承部。根据该方式的旋转工作台装置，能够将中心轴与中心套筒之间的间隔保持为恒定，从而抑制中心套筒的中心偏移。

(5)在上述方式的旋转工作台装置中，上述旋转支承部也可以由滚子轴承装置或干式衬套构成。根据该方式的旋转工作台装置，能够降低中心轴与中心套筒之间的摩擦。

本发明也能够以旋转工作台装置以外的各种方式实现。例如，能够以加工装置、加工中心等方式实现。

附图说明

图1是具备旋转工作台装置的5轴加工中心的说明图。

图2是表示旋转工作台装置的结构的说明图。

图3是放大表示图2的区域III的说明图。

图4是表示第二实施方式的旋转工作台装置的结构的说明图。

具体实施方式

·第一实施方式：

图1是具备旋转工作台装置30的5轴加工中心10的说明图。5轴加工中心10具备床身20、旋转工作台装置30、内置有卡盘装置的车削转轴(Turning spindle)70、立柱80以及鞍座90。5轴加工中心10为卧式，将铅垂方向称为y轴方向，将与y轴方向相交的水平方向称为x轴方向、z轴方向。

床身20具备沿着z轴延伸的一对导轨21和位于导轨21的－z方向的工作台25。在工作台25配置有沿着x轴延伸的一对导轨26。在导轨26上配置有旋转工作台装置30。旋转工作台装置30通过未图示的伺服马达能够在导轨26上沿着x轴移动。

旋转工作台装置30具有旋转工作台31，旋转工作台31能够绕B轴旋转。在旋转工作台31上配置有内置了卡盘装置的车削转轴70。车削转轴70也称为车削主轴。车削转轴70能够把持工件100，并且通过未图示的马达使工件100绕A轴旋转。该工件100的把持所使用的力由经由旋转工作台装置30被供给的液压给与。对该供给路径后述。

在导轨21上配置有立柱80，立柱80通过未图示的伺服马达能够在导轨21上沿着z轴移动。在立柱80配置有沿着y轴延伸的一对导轨81。在导轨81上配置有鞍座90。鞍座90通过伺服马达82能够在导轨81上沿着y轴移动。在鞍座90设置有转轴91，在转轴91安装有用于加工工件的工具。转轴91也称为主轴。通过未图示的马达使转轴91旋转，由此工具旋转，从而工具对工件100进行加工。作为工具使用刮削(Skiving)工具，使工具的旋转与工件100的旋转连动，从而若使工具相对于工件100沿轴向移动，则能够对工件100的齿面进行刮削加工。若使用后述的旋转工作台装置30，则齿面的加工精度提高。

图2是表示旋转工作台装置30的结构的说明图。旋转工作台装置30具备旋转的旋转类部件和不旋转的固定类部件。旋转工作台装置30具备旋转工作台31(参照图1。在图2中未图示)、中心套筒40、第一转子51、第二转子52、内装马达(Built-in motor)的转子磁铁54、滚动轴承的内圈55、将中心套筒40及第二连结部57连结的第一连结部56、第二连结部57以及编码器的内侧的转子部63a，来作为旋转类部件。另外，旋转工作台装置30具备框体60、中心轴61、将中心轴61及外壳63b连结的编码器载置部62、编码器的外径侧的外壳63b、壳体64、壳体支承部65、内装马达的定子线圈66以及滚动轴承的外圈67，来作为固定类部件。

框体60具备构成旋转工作台装置30的底面的圆板部60b和从圆板部60b的外周立起的圆筒形的圆筒部60a。这里，将圆板部60b侧称为“下”，将圆筒部60a立起的方向称为“上”。在圆板部60b的中心形成有开口60c。在该开口60c插通有用于将来自编码器的外径侧的外壳63b的输出发送至外部的控制装置(未图示)的电缆、其他信号线(未图示)。作为框体60的中心的B轴OB通过开口60c的中心。B轴OB是旋转工作台31的旋转轴。在圆板部60b立设有具有以B轴OB为中心轴的圆筒形的中心轴61。在中心轴61的下端形成有呈凸缘形状的固定部61a，固定部61a被未图示的螺钉固定于框体60的圆板部60b。在图2中，未图示固定各部件的螺钉。在中心轴61的与圆板部60b相反的一侧(图2中上侧)，编码器载置部62被螺钉固定于中心轴61。编码器载置部62呈圆筒形，在与中心轴61相反的一侧具有凸缘62a。在凸缘62a的与中心轴61相反的一侧，中央部62b凹陷，在该凹陷而成的中央部62b通过螺钉固定有编码器的外径侧的外壳63b。编码器的外径侧的外壳63b具有圆筒形。转子部63a与旋转工作台31一体地旋转。在检测旋转工作台31的旋转角的旋转编码器63设置有转子部63a与外壳63b。在本实施方式中，作为旋转编码器，能够采用磁式或光学式的旋转编码器。

在中心轴61的外侧以空开微小的间隙的方式配置有作为旋转类部件的中心套筒40。中心套筒40具有与B轴OB同心的圆筒形。在中心套筒40的与框体60相反的一侧形成有凸缘40a。在凸缘40a的外周配置有与B轴OB同心的圆筒形的第一转子51。在第一转子51的外周侧配置有与B轴OB同心的圆筒形的第二转子52。在第二转子52的框体60侧配置有转子磁铁54。作为直接驱动马达(Direct drive motor)的内装马达包括转子磁铁54和固定类部件的定子线圈66。在第二转子52的外周配置有滚动轴承的内圈55。三向式的轴承包括滚动轴承的内圈55和固定类部件的滚动轴承的外圈67，该三向式的轴承在上下方向以及径向支承外圈67。在凸缘40a的与框体60相反的一侧通过螺钉固定有第一连结部56。第一连结部56具有与B轴OB同心的圆筒形部56a和在圆筒形部56a的旋转工作台31侧(图2的上侧)的中央部开设有孔56c而成的圆板部56b。在孔56c嵌入固定有第二连结部57。

中心套筒40具有剖面圆形的外周面，在外周面的外侧以空开微小的间隙的方式配置有壳体64，并通过螺钉固定于框体60。即，中心套筒40与壳体64分开地配置。壳体64具有与B轴OB同心的圆筒形。在壳体64的外周侧配置有壳体支承部65，并通过螺钉固定于框体60。壳体支承部65从外周侧支承壳体64。

在框体60的圆筒形的圆筒部60a的内侧配置有定子线圈66。如上述那样，该定子线圈66与转子磁铁54一起包含于直接驱动马达。

壳体64遍布沿着B轴OB的预先决定的范围具有剖面圆形的内周面，在内周面形成有多个具有环状的槽形状的凹部64a。在壳体64的内周面与中心套筒40的外周面之间，在凹部64a的沿着B轴OB的方向的上下配置有O型圈68。O型圈68被夹持在壳体64的内周面与中心套筒40的外周面之间，从而抑制供给至凹部64a的流体的泄漏。若中心套筒40旋转，则O型圈68产生动态阻力，因此优选数量较少。这里，由于相邻的两个凹部64a之间的O型圈68能够共用，因此若将凹部64a的数量设为n个，则O型圈68只要为n+1个即可。在壳体64中形成有与多个凹部64a中的各个凹部分别连通的多个壳体内流体流路64b。流体流路64b包括与凹部64a连通的径向的通孔和沿轴向延伸的通路。

在框体60的圆筒形的圆筒部60a及圆板部60b形成有多个框体内流体流路60d，该多个框体内流体流路60d与壳体64的多个壳体内流体流路64b中的各个壳体内流体流路分别连接。在圆筒部60a及圆板部60b连接有与多个框体内流体流路60d中的各个框体内流体流路分别连接的流体供给管69。

在中心套筒40的内部形成有与多个凹部64a中的各个凹部分别连接的多个套筒内流体流路40c。流体流路40c包括与凹部64a连通的径向的通孔和沿轴向延伸的通路。该套筒内流体流路40c经由在第一转子51的内部形成的多个转子内流体流路51a与旋转工作台31的未图示的流体流路连接。旋转工作台31的流体流路经由未图示的管与内置有卡盘装置的车削转轴70连接。壳体64与中心套筒40构成分配流体的所谓的分配器。凹部64a的数量成为该分配器的分配数。

图3是放大表示图2的区域III的说明图。流体如箭头所示，从形成于壳体64的流体流路64b被供给，而供给至由凹部64a、中心套筒40以及两个O型圈围起来的空间，进一步供给至形成于中心套筒40的流体流路40c。O型圈68抑制流体向上下方向的泄漏。

在本实施方式中，在轴向在一端连结有编码器63的中心轴61与中心套筒40之间不存在O型圈，O型圈配置于中心套筒40与壳体64之间。因此，在中心套筒40旋转时，即使在中心套筒40与壳体64之间的O型圈68产生动态阻力，动态阻力也不会作用于中心轴61，因此中心轴61不被扭曲。其结果，既不产生编码器63的旋转无法检测带，也不产生旋转工作台31的空转。

在上述实施方式中，在壳体64形成有凹部64a，但可以在中心套筒40形成凹部，也可以在壳体64与中心套筒40双方都设置凹部。即，凹部也可以形成于壳体64和中心套筒40的至少一方。若在壳体64形成凹部64a，则能够使中心套筒40的厚度变薄。

若将凹部64a的形状形成环状的槽形状，则能够从壳体64向中心套筒40稳定地供给流体，而不受中心套筒40的旋转位置影响。

·第二实施方式：

图4是表示第二实施方式的旋转工作台装置的说明图。在上述第一实施方式中，在中心套筒40与中心轴61之间存在微小的间隙，但在第二实施方式中，在该间隙配置有旋转支承部42。将中心轴61与中心套筒40之间的间隔保持为恒定，从而能够抑制中心套筒40的中心偏移。作为该旋转支承部42，例如能够利用滚子轴承那样的轴承装置或者干式衬套。

本发明不局限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内由各种结构实现。例如，为了解决上述课题的一部分或全部，或者为了实现上述效果的一部分或全部，与发明内容一栏记载的各方式中的技术特征对应的实施方式的技术特征能够适当地进行替换、组合。另外，只要不说明该技术特征在本说明书中是必需的，则能够适当地删除。

Claims (5)

1.一种旋转工作台装置，其特征在于，具备：

旋转工作台；

框体，其将所述旋转工作台支承为能够绕旋转轴进行旋转；

中心轴，其朝向所述旋转工作台被立设于所述框体的与所述旋转轴对应的位置；

壳体，其固定于所述框体，并以包围所述中心轴的方式与所述中心轴分离设置，所述壳体遍布沿着所述旋转轴的预先决定的范围具有剖面圆形的内周面；

中心套筒，其配置于所述中心轴的外侧且所述壳体的内侧的位置，并固定于所述旋转工作台，所述中心套筒具有与所述内周面对应的剖面圆形的外周面，所述外周面与所述内周面同心；

旋转编码器，其配置于所述中心轴及所述旋转工作台，对所述旋转工作台的旋转角进行检测；

多个凹部，它们形成于所述内周面与所述外周面的至少一方，形成流体的流路；

多个O型圈，它们配置为被所述内周面与所述外周面夹持，抑制所述流体从所述多个凹部泄漏；

壳体内流体流路，其形成于所述壳体的内部，与所述多个凹部中的各个凹部分别连通；以及

多个套筒内流体流路，它们形成于所述中心套筒的内部，与所述多个凹部中的各个凹部分别连通，向设置于所述旋转工作台的所述流路供给流体。

2.根据权利要求1所述的旋转工作台装置，其特征在于，

所述多个凹部具有环状的槽形状。

3.根据权利要求1或2所述的旋转工作台装置，其特征在于，

所述多个凹部形成于所述壳体的所述内周面。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转工作台装置，其特征在于，

还具备旋转支承部，所述旋转支承部配置在所述中心轴与所述中心套筒之间。

5.根据权利要求4所述的旋转工作台装置，其特征在于，

所述旋转支承部包括轴承装置或干式衬套。

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