JP2003117812A - 旋回テーブル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 数値制御による旋回角度の設定変更が可能で
使い勝手に優れ、またテーブル本体のスティクスリップ
を防止でき、テーブル本体とベースとの隙間への潤滑油
の供給も不要な旋回テーブル装置を提供する。 【解決手段】 ベース１上に旋回可能に配設されたテー
ブル本体２が駆動源３から動力伝達手段４を介し動力を
得て旋回する構造において、上記駆動源３が、テーブル
本体２の旋回角度を調整するための数値制御の対象とな
るサーボモータからなるものとし、かつ、上記テーブル
本体２の旋回を案内する手段として、テーブル本体２と
ベース１との間に曲線案内１４、１５が設けられ、この
曲線案内１４、１５によりベース１とテーブル本体とが
接続されるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は工作機械において
旋回角度の調整を必要とするユニット、たとえば内面研
削盤の砥石軸、主軸、円筒研削盤の主軸、砥石軸、心押
台その他の工作機械全般のテーブルとして用いられる旋
回テーブル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、従来の内面研削においてはワ
ーク内面の入口側（砥石を挿入する側）より奥部の方が
砥石との接触時間が短いこと等から、ワーク内面の奥部
側が研削不十分となり、円筒度が悪くなることがよくあ
る。

【０００３】このため、従来より円筒度の悪化を改善す
るために、内面研削時にはワークの中心軸線に対し砥石
を傾ける、あるいは砥石側でなくワーク側を砥石の中心
軸線に対し傾けることが実施されている。

【０００４】砥石あるいはワークを傾ける手段としては
特公平５−４７３４７号公報に記載の機構が知られてい
る。

【０００５】この機構は図７に示すようにワークに対し
砥石５０を傾けるのにあたり、基点５１を中心に砥石台
５２を一定角度旋回させるものであり、このような旋回
動作の駆動源として油圧シリンダ５３と偏心カム機構５
４が備えられている。

【０００６】すなわち、油圧シリンダ５３のシリンダロ
ッド５３ａが進退動作すると、偏心カム機構５４が作動
し、偏心カム軸５５が変位するとともに、その左右方向
の変位がベアリング５６を介してアーム部５７、５７に
伝達される。これによりアーム部５７、５７およびこれ
に一体の連結板５８が移動し、砥石台５２が基点５１を
中心に旋回する。

【０００７】しかしながら、従来は、上記の如く旋回動
作が偏心カム機構５４によるものであるため、旋回角度
を数値制御により変更することはできない。また偏心カ
ム機構５４自体を設計変更すれば旋回角度の設定変更が
可能であるが、これによると偏心カム機構５４そのもの
を取り替える等の面倒な作業が強いられ、旋回角度の設
定変更に関する使い勝手が悪い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述の事情
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、数
値制御による旋回角度の設定変更が可能で使い勝手に優
れ、またテーブル本体のスティクスリップを防止でき、
テーブル本体とベースとの隙間への潤滑油の供給も不要
な旋回テーブル装置を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ベース上に旋回可能に配設され、加工負
荷により旋回力が旋回方向に生じるテーブル本体が、駆
動源から動力伝達手段を介し動力を得て旋回軸を中心に
旋回する構造の旋回テーブル装置であって、上記駆動源
が、上記テーブル本体の旋回角度を調整するための数値
制御の対象となるサーボモータからなり、上記テーブル
本体の旋回を案内する手段として、上記ベースと上記テ
ーブル本体との間に設けた円弧状の曲線案内を少なくと
も１以上備え、上記加工負荷による旋回力が上記テーブ
ル本体の旋回方向に生じている状態でも、上記ベースと
上記テーブル本体が上記曲線案内と上記旋回軸のみで接
続されることを特徴とするものである。

【００１０】本発明は、ベース上に旋回可能に配設さ
れ、加工負荷により旋回力が旋回方向に生じるテーブル
本体が、駆動源から動力伝達手段を介し動力を得て旋回
する構造の旋回テーブル装置であって、上記駆動源が、
上記テーブル本体の旋回角度を調整するための数値制御
の対象となるサーボモータからなり、上記テーブル本体
の旋回を案内する手段として、上記ベースと上記テーブ
ル本体との間に設けた円弧状の曲線案内を少なくとも１
以上備え、上記加工負荷による旋回力が上記テーブル本
体の旋回方向に生じている状態でも、上記ベースと上記
テーブル本体が上記曲線案内のみで接続されることを特
徴とするものである。

【００１１】以上の本発明では、サーボモータの動力が
動力伝達手段を介しテーブル本体に伝達され、これによ
りテーブル本体が旋回する。この際、テーブル本体はベ
ース上を摺動するのではなく、円弧状の曲線案内に沿っ
て滑らかに旋回移動する。

【００１２】上記本発明において、ベースとテーブル本
体が曲線案内のみで接続される構造では、上記曲線案内
を２以上備え、その各曲線案内は一つの仮想旋回中心を
共有する構造を採用することができる。

【００１３】上記曲線案内は、上記テーブル本体の旋回
軌跡と同心円のカーブを有するクロスローラ軸受と、こ
のクロスローラ軸受にスライド可能に係合されたクロス
ローラとからなる構成を採用することができる。

【００１４】上記本発明において、上記動力伝達手段と
しては、上記テーブル本体の旋回軌跡の接線方向に沿っ
て設けられるとともに上記駆動源の動力により回転す
る、バックラッシュのないボールねじを採用することが
できる。この場合、サーボモータの動力がバックラッシ
ュのないボールねじを介しテーブル本体に伝達され、こ
れによりテーブル本体が旋回する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。

【００１６】図１に示す旋回テーブル装置はベース１上
に配設されたテーブル本体２を備えており、テーブル本
体２は駆動源３から動力伝達手段４を介し動力を得て旋
回軸５を中心に旋回する。

【００１７】駆動源３としてはテーブル本体２の旋回角
度の数値制御を図る観点から、その数値制御の対象とな
るサーボモータ６が、また動力伝達手段４としてはバッ
クラッシュがなく数値制御に好適であるとの見地より、
ボールねじ７が採用されており、サーボモータ６とボー
ルねじ７とは駆動ギア８および従動ギア９を介して連結
されている。

【００１８】ボールねじ７は、テーブル本体２の旋回軌
跡の接線方向に沿って設けられるとともに、先端がテー
ブル本体２の一側面と当接するように設置されている。
またこのボールねじ７のナット部１０はベース１側に固
定されている。つまり、このボールねじ７はナット部１
０と係合しつつ前後に移動できるように構成されてい
る。

【００１９】このようなボールねじ７の直線移動はサー
ボモータ６の正逆転動作によりなされる。すなわちサー
ボモータ６が正逆転すると、その動力が駆動ギア８およ
び従動ギア９を通じてボールねじ７に伝達され、これに
よりボールねじ７が上述の通り前後に移動する。

【００２０】テーブル本体２を介してボールねじ７と対
向する側には付勢手段としてコイルスプリング１１が設
けられており、コイルスプリング１１はテーブル本体２
をボールねじ７側に常時付勢するように構成されてい
る。

【００２１】このように、テーブル本体２はボールねじ
７とコイルスプリング１１との間に挟まれて設置され、
かつ、ボールねじ７の前進による押圧力とスプリング１
１の付勢力を受けるように構成されている。

【００２２】テーブル本体２は旋回時にベース１上を摺
動するが、その摺動を滑らかなものとするために、テー
ブル本体２とベース１の隙間にはテーブル本体２の潤滑
油供給路１１２を介し潤滑油１１３が供給される。

【００２３】テーブル本体２の表面側には押圧カム１１
４、１１４が設けられており、この押圧カム１１４、１
１４による押圧力で、テーブル本体２はベース１側に押
圧固定され、ベース１とテーブル本体２との隙間が除去
される。

【００２４】次に、上記の如く構成された旋回テーブル
装置の動作について図１を基に説明する。

【００２５】この旋回テーブル装置にあっては、サーボ
モータ６が一定角度回転し、ボールねじ７がテーブル本
体２側に前進すると、ボールねじ７の先端がテーブル本
体２の一側面を押圧し、これによりテーブル本体２が旋
回軸５を中心に旋回する。

【００２６】逆に、ボールねじ７が後退すると、コイル
スプリング１１の弾性復帰力によりテーブル本体２が上
記とは反対方向に旋回する。

【００２７】この際、テーブル本体２の旋回角度はボー
ルねじ７の前後移動量に比例し、またボールねじ７の前
後移動量はサーボモータ６の回転角度に比例する。した
がって、テーブル本体２の旋回角度の数値制御はサーボ
モータ６の回転角度制御を通じて簡単に実現することが
できる。

【００２８】なお、この旋回テーブル装置をたとえば砥
石軸あるいは主軸のテーブルとして用いる場合には、そ
の砥石軸あるいは主軸をテーブル本体２上にセットす
る。砥石軸をテーブル本体２上に載置固定した場合には
テーブル本体２の旋回により砥石をワークの中心軸線に
対し一定の角度で傾けることができ、また主軸をテーブ
ル本体２上に載置固定した場合はワークを砥石の中心軸
線に対し一定の角度で傾けることができる。

【００２９】すなわち、図１の旋回テーブル装置はサー
ボモータ６とボールねじ７によりテーブル本体２の旋回
動作を実行するように構成したものである。このため、
テーブル本体２の旋回角度がボールねじ７の前後移動量
およびサーボモータ６の回転角度に比例することから、
サーボモータ６の回転角度制御を通じてテーブル本体２
の旋回角度の数値制御を簡単に実行でき、この種の旋回
角度の設定変更に関する使い勝手がよい。

【００３０】しかしながら、図１の旋回テーブル装置に
あっては、旋回時にテーブル本体２とベース１が摺動す
る構造であるため、テーブル本体２が微小振動する、い
わゆるスティクスリップが生じ、応答遅れが大きく、ま
たテーブル本体２を介しボールねじ７とコイルスプリン
グ１１が対向する構造であるため、コイルスプリング１
１の伸縮方向にテーブル本体２が振動しやすく、振動に
対する剛性が余り高くない。

【００３１】そこで、このような点に鑑み、スティクス
リップの防止と振動に対する剛性向上等を図るべく、改
良されたのが図２に示す旋回テーブル装置であり、以下
その改良点を中心に詳細説明する。

【００３２】図２の旋回テーブル装置は板バネ１２、１
２を有し、この板バネ１２、１２はボールねじ７の外周
両側に設けられ、かつその一面がテーブル本体２の他端
面２ｂ側と対向するように配置されている。

【００３３】図３に示すように、板バネ１２、１２の一
端はナット部１０に接続され、板バネ１２、１２の他端
は動力伝達アーム１３を介してテーブル本体２に接続さ
れている。

【００３４】ナット部１０はベース１に固定されず、ボ
ールねじ７に沿ってスライド可能に設けられ、サーボモ
ータ６がベース１側に固定されている。また、ボールね
じ７はサーボモータ６の回転軸に直結されている。つま
り、サーボモータ６によりボールねじ７を直接回転させ
ると、ナット部１０がボールねじ７に係合しつつ直線移
動するように構成されている。

【００３５】図２に示したように、ベース１とテーブル
本体２との間には、図示の通り円弧状に屈曲した２つの
曲線案内１４、１５が配設されており、これらの曲線案
内１４、１５はテーブル本体２の旋回をガイドするため
に設けたものであり、一方の曲線案内１４はテーブル本
体２の一端面２ａ側に設けられ、他方の曲線案内１５は
テーブル本体２の他端面２ｂ側に設けられている。

【００３６】図４に示したように、一方の曲線案内１４
についてはクロスローラ軸受１６が採用されており、ク
ロスローラ軸受１６の外輪部１６０はテーブル本体２の
裏面側にねじ止め固定され、同クロスローラ軸受１６の
内輪部１６１はベース１の表面側にネジ止め固定されて
いる。

【００３７】他方の曲線案内１５は曲線レール１５０と
レール受部１５１とからなり、曲線レール１５０はテー
ブル本体２の旋回軌跡と同心円のカーブを有し、かつテ
ーブル本体２の裏面側にねじで取り付けられている。ま
た、レール受部１５１はベース１の表面側にねじで取り
付けられ、かつ曲線レール１５０と同様に屈曲した係合
溝１５１ａを有し、係合溝１５１ａには転動体１５１ｂ
を介して曲線レール１５０がスライド可能に装着されて
いる。つまり、レール受部１５１は転動体１５１ｂを介
して曲線レール１５０とスライド可能に係合する。

【００３８】したがって、上記曲線案内１４、１５の構
造上、加工負荷による旋回力がテーブル本体２の旋回方
向に生じている状態でも、ベース１とテーブル本体２は
この曲線案内１４、１５のみで接続される構造となって
いる。

【００３９】上記のような構成の２つの曲線案内１４、
１５は図２に示す如く同心円上に位置する関係を有し、
その円の中心がテーブル本体２の旋回中心Ｏ_１となる。
なお旋回中心Ｏ_１は現物の旋回軸でなく仮想のものであ
る。

【００４０】本装置はテーブル本体２の旋回を２つの曲
線案内１４、１５でガイドし、これによりテーブル本体
２が実存の旋回軸でなく、仮想の旋回軸を中心に旋回す
るように構成したものである。このため、旋回中心に旋
回軸を必要とせず、この種の旋回軸を設置するための余
分なスペースが省略されることから、機器構成がコンパ
クトである。

【００４１】次に、上記の如く構成された旋回テーブル
装置の動作について図２を基に説明する。

【００４２】この旋回テーブル装置によれば、サーボモ
ータ６によりボールねじ７を回転させると、ナット部１
０がボールねじ７に係合しつつ直線移動する。

【００４３】上記の如くナット部１０が直線移動する
と、そのナット部１０の推進力が板バネ１２、１２およ
び動力伝達アーム１３を通じてテーブル本体２に伝達さ
れ、これによりテーブル本体２が仮想の旋回中心Ｏ_１を
基準に旋回する。

【００４４】この際、テーブル本体２はベース１上を摺
動するのではなく、２つの曲線案内１４、１５に沿って
滑らかに旋回移動する。

【００４５】また、ナット部１０とテーブル本体２は運
動方向を異にするが、その運動方向の相違は板バネ１
２、１２のひねりにより吸収される。

【００４６】図２のテーブル旋回装置にあっては、テー
ブル本体２が曲線案内１４、１５を介して旋回するよう
に構成したものである。このため、旋回時にテーブル本
体２とベース１が摺接せず、このような摺接による不具
合、すなわちスティクスリップを防止することができ、
またテーブル本体２とベース１との隙間に潤滑油を供給
する必要もなく、潤滑油のリーク防止対策を省略するこ
とができる。

【００４７】また、本装置はテーブル本体２とボールね
じ７のナット部１０とを板バネ１２、１２により接続し
たものである。このため、板バネ１２、１２を介してテ
ーブル本体２とナット部１０側との一体化が図られるこ
とから、振動に対するテーブル本体２の剛性が高く、ま
た機器構造も簡略であり安価である。

【００４８】特に、本装置では板バネ１２、１２は一面
をテーブル本体２の端面側に対向配置したものである。
このため、テーブル本体２上に設置した砥石軸からの研
削負荷がテーブル本体２に加わっても、その方向の負荷
により板バネ１２、１２が簡単に曲ることはなく、この
種の負荷によるテーブル本体２の振動を抑制する効果が
ある。

【００４９】しかしながら、本装置にあってはテーブル
本体２とボールねじ７のナット部１０とを板バネ１２、
１２により接続した構造であるため、板バネ１２、１２
のひねり力がそのひねり量によって異なることから、数
値制御に好適であるとはいえず、またひねり量も少ない
ことから、テーブル本体２の旋回角度が小さいものであ
る。

【００５０】そこで、このような点に鑑み、数値制御の
好適化および旋回角度の範囲拡大等を図るべく、改良さ
れたのが図５に示す旋回テーブル装置であり、以下その
改良点を中心に説明する。

【００５１】図５の旋回テーブル装置では、テーブル本
体２とボールねじ７のナット部１０とが板バネ１２、１
２（図３に参照）に代えて、リニアガイド１７および軸
受型のベアリング１８により接続されている。

【００５２】リニアガイド１７およびベアリング１８は
ナット部１０とテーブル本体２の運動方向の相違を回転
成分とスライド成分に分割して吸収するものであり、リ
ニアガイド１７はそのスライド移動を通じて当該スライ
ド成分を、またベアリング１８はその回転を通じて当該
回転成分を吸収するように構成されている。

【００５３】すなわち、この図５の旋回テーブル装置は
テーブル本体２とボールねじ７のナット部１０との接続
部をリニアガイド１７およびベアリング１８から構成
し、これらによりテーブル本体２とナット部１０との運
動方向の相違を回転成分とスライド成分に分割して吸収
するように構成したものである。このため、当該接続部
が板バネの場合と異なり可動の構造であることから、テ
ーブル本体２の大きな旋回角度にも対応でき、また高剛
性であるとともに、その接続部に板バネのようなひねり
力が生じることもなく、テーブル本体２の旋回角度の数
値制御に好適である。

【００５４】なお、上記実施形態においては２つの曲線
案内１４、１５を設ける構成を採用したが、図６に示し
たように一方の曲線案内１４を省略し、１つの曲線案内
１５と旋回軸５とを備える構成とすることもできる。こ
の場合、テーブル本体２は曲線案内１５によりガイドさ
れながら旋回軸５を中心に旋回する。したがって、この
図６の実施形態では、加工負荷による旋回力がテーブル
本体２の旋回方向に生じている状態でも、ベース１とテ
ーブル本体２は上記のような１つの曲線案内１５と旋回
軸５のみで接続されることになる。

【００５５】曲線案内１４、１５については曲線型の静
圧軸受を適用することができ、また２以上設けることも
可能である。

【００５６】

【発明の効果】本発明にあっては、サーボモータの動力
が動力伝達手段を介しテーブル本体に伝達され、これに
よりテーブル本体が旋回するように構成したものであ
る。このため、サーボモータの回転角度制御を通じてテ
ーブル本体の旋回角度の数値制御が可能となり、この種
の旋回角度の設定変更に関する使い勝手の向上を図るこ
とができる。

【００５７】さらに、本発明にあっては、テーブル本体
が曲線案内を介して旋回するように構成したものであ
る。このため、旋回時にテーブル本体とベースが摺接せ
ず、この種の摺接による不具合、すなわちスティクスリ
ップを防止することができ、またテーブル本体とベース
との隙間に潤滑油を供給する必要もなく、潤滑油のリー
ク防止対策を省略することもできる。

【００５８】特に、請求項３に記載の発明によると、２
以上の曲線案内により、テーブル本体が実存の旋回軸で
なく、各曲線案内が共有する一つの仮想旋回中心、すな
わち仮想の旋回軸を中心として旋回するように構成した
ものである。このため、旋回中心に旋回軸を必要とせ
ず、この種の旋回軸を設置するための余分なスペースが
省略されるから、コンパクトなテーブル旋回装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】旋回テーブル装置の平面図および正面図。

【図２】本発明に係る旋回テーブル装置の平面図および
正面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。

【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図。

【図５】本発明の他の実施形態を示す断面図。

【図６】本発明の他の実施形態を示す断面図。

【図７】従来の旋回テーブル装置の説明図。

【符号の説明】

１ ベース ２ テーブル本体 ３ 駆動源 ４ 動力伝達手段 ５ 旋回軸 ６ サーボモータ ７ ボールねじ ８ 駆動ギア ９ 従動ギア １０ ナット部 １１ コイルスプリング １２ 板バネ １３ 動力伝達アーム １４、１５ 曲線案内 １６ クロスローラ軸受 １７ リニアガイド １８ ベアリング ５０ 砥石 ５１ 基点 ５２ 砥石台 ５３ 油圧シリンダ ５３ａ シリンダロッド ５４ 偏心カム機構 ５５ 偏心カム軸 ５６ ベアリング ５７ アーム部 ５８ 連結板 １１２ 潤滑供給路 １１３ 潤滑油 １１４ 押圧カム １５０ 曲線レール １５１ レール受部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベース上に旋回可能に配設され、加工負
   荷により旋回力が旋回方向に生じるテーブル本体が、駆
   動源から動力伝達手段を介し動力を得て旋回軸を中心に
   旋回する構造の旋回テーブル装置であって、 上記駆動源が、上記テーブル本体の旋回角度を調整する
   ための数値制御の対象となるサーボモータからなり、 上記テーブル本体の旋回を案内する手段として、上記ベ
   ースと上記テーブル本体との間に設けた円弧状の曲線案
   内を少なくとも１以上備え、 上記加工負荷による旋回力が上記テーブル本体の旋回方
   向に生じている状態でも、上記ベースと上記テーブル本
   体が上記曲線案内と上記旋回軸のみで接続されることを
   特徴とする旋回テーブル装置。
2. 【請求項２】 ベース上に旋回可能に配設され、加工負
   荷により旋回力が旋回方向に生じるテーブル本体が、駆
   動源から動力伝達手段を介し動力を得て旋回する構造の
   旋回テーブル装置であって、 上記駆動源が、上記テーブル本体の旋回角度を調整する
   ための数値制御の対象となるサーボモータからなり、 上記テーブル本体の旋回を案内する手段として、上記ベ
   ースと上記テーブル本体との間に設けた円弧状の曲線案
   内を少なくとも１以上備え、上記加工負荷による旋回力
   が上記テーブル本体の旋回方向に生じている状態でも、
   上記ベースと上記テーブル本体が上記曲線案内のみで接
   続されることを特徴とする旋回テーブル装置。
3. 【請求項３】 上記曲線案内を２以上備え、その各曲線
   案内は一つの仮想旋回中心を共有することを特徴とする
   請求項２に記載の旋回テーブル装置。
4. 【請求項４】 上記曲線案内が、上記テーブル本体の旋
   回軌跡と同心円のカーブを有するクロスローラ軸受と、
   このクロスローラ軸受にスライド可能に係合されたクロ
   スローラとからなることを特徴とする請求項２または３
   に記載の旋回テーブル装置。