JP2004160642A - 傾斜回動テーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回動テーブルのテーブル面の傾斜角度の割出し精度を高く確保することができる傾斜回動テーブル装置を提供する。
【解決手段】 支持台１４に回動自在に支持された回動テーブル１２の回動軸を有する回動テーブル装置１０の回動テーブル１２のと直交する方向に沿って支持台１３に設けられた軸体２０に、その回動方向に沿って第１Ｖ字状溝３４を直接形成し、回動テーブル装置１０を回動自在に支持する基台１８に、第１Ｖ字状溝３４に対向する第２Ｖ字状溝３２を形成し、軸体２０と基台１８との間に、前記２つのＶ字状溝３２，３４と接触して転動する複数の転動体２６を介在させるとともに、複数の転動体２６のうち隣接する転動体２６の転動軸を互いに直交させてクロスローラ軸受３１を構成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、支持台に回動自在に支持された回動テーブルを有する回動テーブル装置を回動させることにより、回動テーブルのテーブル面を傾斜させる傾斜回動テーブル装置に関する。

回動テーブル装置を回動させることにより、回動テーブルのテーブル面を傾斜させる傾斜回動テーブル装置としては、例えばマシニングセンタ等の工作機械のワークテーブル上に取り付けられる傾斜割出し円テーブルが知られている（例えば、特許文献１参照）。この傾斜割出し円テーブルは、回動テーブル装置の支持台から水平方向に突設された２本の揺動軸が、本体側に設けられた対向する２本の支柱にそれぞれ揺動可能に支承されている。揺動軸にはウォームホイールが嵌着され、このウォームホイールと噛み合わされたウォームが取り付けられているサーボモータを制御することにより、揺動軸を回動させて回動テーブル装置を傾斜させ、回動テーブルの傾斜位置を割出している。
特開２００１−２６９８２９号公報（第４頁、第１図））

近年、高性能な電子機器の開発に伴って各種部品の小型化、高密度化が進み、これら各種部品を加工する工作機械等にも高い精度が要求されるようになった。このため、従来の装置で得られる精度ではこのような要求に応えることが難しい現状にある。特に、傾斜回動テーブル装置のように極めて複雑な曲面を連続加工するために用いられる装置においては、被工作物を保持する回転テーブルはもちろん、この回転テーブルを傾斜させる機構においても僅かな偏心やがたつき等は、加工された部品に小さからぬ加工誤差を生じさせることになる。したがって、特に高い加工精度が要求される傾斜回動テーブル装置では、回動テーブルの割出精度に加えて回動テーブルを傾斜させる機構についても高い割出精度を確保しなければならないという問題があった。

ここで、回動テーブル及び回動テーブルを傾斜させる機構が十分な精度を確保することができない一要因となり得る軸受構造において、一旦組み付けた軸受がその後精度低下を引き起こす原因について、一般的な軸受構造を例に説明する。

(i)出力軸ａの軸外形と出力軸ａの外周面に接する軸受ｂの内輪ｃ内面との間に隙間ｄがある。図１２に示すように、出力軸ａの軸外形が真円であり、かつまた軸受ｂの内輪ｃの内面が真円であっても、軸受ｂの仕上がり寸法が大きい場合には、組み付けた際に隙間ｄができてしまう。この隙間ｄにより、カム機構で得られた運動で回転する出力軸ａの回転中心ｅと、軸受ｂの回転中心ｆとがずれてしまう。これにより、高い運動精度を得ることができないだけでなく、荷重の移動に伴って隙間ｄの位置も変動するため、出力軸ａと内輪ｃとの間で摩擦を生じて熱を発生し、結果的に装置寿命を短くしてしまう。

(ii)出力軸ａの軸外形が真円でない。(i)の問題を回避するために、通常はしまりばめを用いることが多い。ところが、図１３に示すように、出力軸ａの軸外形が真円でなく、わずかでも凹凸があった場合には、たとえ軸受ｂの内輪ｃが十分な精度であったとしても、これを出力軸ａに組み付けた時点で、出力軸ａの軸外形と同じような凹凸が内輪ｃに現れ、転動体ｇが回転する軌道面ｈを歪ませてしまう。転動体ｇが軌道面ｈ上を転動する際、この凹凸のために、軌道面ｈに強く接触する箇所と、接触が得られない箇所とができ、このために回転が安定せず、また回転中心も一定しないことから、運動精度を高く確保することもできない。そしてまた、転動体ｇと軌道面ｈとが強く接触する箇所では摩耗も激しく、装置寿命を短くしてしまう。

(iii)軸受ｂの内輪ｃ内面に凹凸がある。上記(ii)とは別のパターンで、図１４（ａ）の出力軸ａ装着前および（ｂ）の出力軸ａ装着後に示すように、内輪ｃの内面に凹凸があった場合には、出力軸ａの軸外形が真円であったとしても、当該出力軸ａによって内輪ｃ内面の凸部が押し出されて反対側の内輪ｃの軌道面ｈに凸部が形成されてしまい、結果的に内輪ｃの軌道面ｈに凹凸が現れることとなって上記(ii)と同様な問題を生ずる。

(iv)軸受ｂの端面ｉが出力軸ａに対して直角とならない。図１５に示すように、軸受ｂを固定するために、通常はフランジ等の突き当て部ｊに軸受ｂの端面ｉを突き当てるようにしている。軸受ｂを突き当て部ｊに突き当てたときに、この突き当て部ｊに加工残りがあったり、塵埃や切り粉等を挟み込んでしまった場合には、軸受ｂが出力軸ａに対して傾いた状態で固定されてしまう。この結果起こる運動精度の低下は、上記(i)の状況と類似していて、出力軸ａの回転中心ｅに対して軸受ｂの回転中心ｆが傾いた状態となって、安定した回転を得ることはできない。以上は、出力軸ａとこれに組み付けられる軸受ｂの内輪ｃとの関係で発生する。

そして、このように市販されている高精度タイプの軸受を用いても、種々の要因により、回転テーブルのテーブル面の割出し精度を高く確保することが難しく、回転テーブルに保持された被加工物に対し高精度の加工を実現することができる技術の案出が望まれていた。

そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、回動テーブルのテーブル面の傾斜角度の割出し精度を高く確保することができる傾斜回動テーブル装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明の傾斜回動テーブル装置にあっては、支持台に回動自在に支持された回動テーブルを有する回動テーブル装置と、前記回動テーブルの回動軸と直交する方向に沿って前記支持台に設けられた軸体を回動軸として前記回動テーブル装置を回動自在に支持する基台とを備え、前記回動テーブル装置を回動させることにより、前記回動テーブルのテーブル面を傾斜させる傾斜回動テーブル装置において、前記軸体には、その回動方向に沿って第１Ｖ字状溝が直接形成され、前記基台は、第１Ｖ字状溝に対向する第２Ｖ字状溝を有し、前記軸体と前記基台との間に、前記２つのＶ字状溝と接触して転動する複数の転動体を介在させるとともに、複数の転動体のうち隣接する転動体の転動軸を互いに直交させてクロスローラ軸受を構成することを特徴とする。
このような傾斜回動テーブル装置によれば、回動テーブル装置を傾斜させる機構における偏心やがたつき等を効果的に抑制できるから、回動テーブル装置を傾斜させる機構について高い割出精度を確保できる。したがって、被工作物に対して高精度な加工が可能となる。

かかる傾斜回動テーブル装置において、前記軸体に動力を入力する入力軸体を有し、該入力軸体は当該入力軸体が回動して位相が軸方向に変位するカム面を備え、前記軸体は、その外周に周方向に沿って等間隔に設けられ、前記カム面と接触して転動する複数のカムフォロアを備え、前記回動テーブル装置は、前記入力軸体の回動により前記複数のカムフォロアが前記カム面に順次係合されて回動することとしてもよい。
このような傾斜回動テーブル装置によれば、軸体を高精度に駆動することができるから、被工作物に対して、より高精度な加工が可能となる。

かかる傾斜回動テーブル装置において、前記回動テーブルは、当該回動テーブルの回動中心となる軸部を有し、前記軸部には、その回動方向に沿って第３Ｖ字状溝が直接形成され、前記支持台は、第３Ｖ字状溝に対向する第４Ｖ字状溝を有し、前記軸部と前記支持台との間に、前記第３Ｖ字状溝及び前記第４Ｖ字状溝と接触して転動する複数の転動体を介在させるとともに、複数の転動体のうち隣接する転動体の転動軸を互いに直交させてクロスローラ軸受を構成することとしてもよい。
このような傾斜回動テーブル装置によれば、回動テーブルを回動させる機構における偏心やがたつき等を効果的に抑制できるから、回動テーブルを回動させる機構について高い割出精度を確保できる。したがって、被工作物に対して、より一層高精度な加工が可能となる。

かかる傾斜回動テーブル装置において、前記軸体は、前記回転テーブル装置の一端側と他端側とにそれぞれ設けられており、前記第１Ｖ字状溝は、前記一端側の前記軸体に直接形成されており、前記他端側の前記軸体には、第５Ｖ字状溝が直接形成されており、前記基台は、前記第５Ｖ字状溝に対向する第６Ｖ字状溝を有していることとしてもよい。
このような傾斜回動テーブル装置によれば、前記回転テーブル装置の一端側と他端側を高精度に支持できるから、回転テーブル装置の回動精度を高めることが可能となる。

かかる傾斜回動テーブル装置において、前記回動テーブルは、被加工物を保持するための保持機構を有し、前記回動テーブルを回動させること、及び、前記回動テーブル装置を回動させて前記回動テーブルのテーブル面を傾斜させること、により、前記保持機構によって保持された被加工物を傾斜回動させることとしてもよい。
このような傾斜回動テーブル装置によれば、前記保持機構によって保持された被加工物に対して、高精度に加工を施すことが可能となる。

かかる傾斜回動テーブル装置において、前記入力軸体は、モータにより駆動されることとしてもよい。
かかる傾斜回動テーブル装置において、前記モータは、前記基台から露出しないように配置されていることとしてもよい。
このような傾斜回動テーブル装置によれば、前記モータが前記基台から露出しないように配置されているから、モータにゴミ等が付着することによる回動精度の低下を抑制できる。

かかる傾斜回動テーブル装置において、前記モータの動力は、ギアを介して前記入力軸体に伝達され、前記ギアは、前記基台から露出しないように配置されていることとしてもよい。
このような傾斜回動テーブル装置によれば、前記ギアが前記基台から露出しないように配置されているから、ギアにゴミ等が付着することによる回動精度の低下を抑制できる。さらに、前記モータの動力は、ギアを介して前記入力軸体に伝達されるように構成されているから、ギアによる減速比を変更することにより、モータによる回転トルクを大きくしたり、回転速度を条件のよい値に設定しやすくなる。また、ギアを用いることにより、モータの配置の制約が緩和されるという利点もある。

かかる傾斜回動テーブル装置において、前記モータの動力は、ギアを介することなく前記入力軸体に伝達されることとしてもよい。
このような傾斜回動テーブル装置によれば、傾斜回動テーブル装置を小型化することが可能となる。また、ギアが不要となるから、部品点数の削減をも図ることができる。また、ギア特有の問題である、バックラッシによる精度低下や、ギア自体のねじれ剛性に起因する精度低下が生じないから、位置決め精度が向上する。

かかる傾斜回動テーブル装置において、前記軸部に動力を入力する駆動軸を有し、該駆動軸は当該駆動軸が回動して位相が軸方向に変位するカム面を備え、前記軸部は、その外周に周方向に沿って等間隔に設けられ、前記カム面と接触して転動する複数のカムフォロアを備え、前記回動テーブルは、前記駆動軸の回動により前記複数のカムフォロアが前記カム面に順次係合されて回動することとしてもよい。
このような傾斜回動テーブル装置によれば、軸部を高精度に駆動することができるから、被工作物に対して、より高精度な加工が可能となる。

かかる傾斜回動テーブル装置において、前記駆動軸は、第２モータにより駆動されることとしてもよい。
かかる傾斜回動テーブル装置において、前記第２モータは、前記支持台から露出しないように配置されていることとしてもよい。
このような傾斜回動テーブル装置によれば、前記第２モータが前記支持台から露出しないように配置されているから、第２モータにゴミ等が付着することによる回動精度の低下を抑制できる。

かかる傾斜回動テーブル装置において、前記第２モータの動力は、ギアを介して前記駆動軸に伝達され、前記ギアは、前記支持台から露出しないように配置されていることとしてもよい。
このような傾斜回動テーブル装置によれば、前記ギアが前記支持台から露出しないように配置されているから、ギアにゴミ等が付着することによる回動精度の低下を抑制できる。さらに、前記第２モータの動力は、ギアを介して前記駆動軸に伝達されるように構成されているから、ギアによる減速比を変更することにより、第２モータによる回転トルクを大きくしたり、回転速度を条件のよい値に設定しやすくなる。また、ギアを用いることにより、第２モータの配置の制約が緩和されるという利点もある。

かかる傾斜回動テーブル装置において、前記第２モータの動力は、ギアを介することなく前記駆動軸に伝達されることとしてもよい。
このような傾斜回動テーブル装置によれば、回転テーブル装置を小型化することが可能となる。また、ギアが不要となるから、部品点数の削減をも図ることができる。さらに、回転テーブル装置がより軽量化されるから、回転テーブル装置を駆動するための駆動源の低出力化も実現されうる。また、ギア特有の問題である、バックラッシによる精度低下や、ギア自体のねじれ剛性に起因する精度低下が生じないから、位置決め精度が向上する。

本発明に係る傾斜回動テーブル装置によれば、回動テーブル装置を傾斜させる機構における偏心やがたつき等を効果的に抑制できるから、回動テーブル装置を傾斜させる機構について高い割出精度を確保できる。したがって、被工作物に対して高精度な加工が可能となる。

また、回動テーブル装置を傾斜させるための回動軸をなす軸体と、基台との間に構成するクロスローラ軸受の、転動体が接触して転動する第１Ｖ字状溝を直接軸体に形成したので、軸体を加工する際には、軸体の加工と同時に第１Ｖ字状溝を形成することが可能となる。すなわち、第１Ｖ字状溝を加工する際に、軸体を取り外すことなく加工できるため、軸体の回転軸と第１Ｖ字状溝の中心軸とを一致させることが可能となり、これらの位置ずれをほぼ完全に排除することができる。これにより、従来のような市販品の軸受けを組み付けた際に、２つの部材に設けられた軸受取り付け部の偏心等に起因する軸受の組み立てによる精度低下や、内輪等の凹凸に起因して転動体の軌道に歪み変形による運動精度の低下等の問題を解決することができる。

このように本発明にあっては、極めて高い加工精度が要求される加工に用いられる傾斜回動テーブル装置にクロスローラ軸受を採用し、そのクロスローラ軸受を構成するＶ字状溝を軸体に直接形成することにより、従来の軸受構造における精度劣化の要因を一挙に解消することができて、きわめて傾斜角度精度の高い傾斜回動テーブル装置を実現することが可能となる。

また、傾斜回動テーブル装置は、入力軸体が回動して位相が軸方向に変位するカム面を備えた入力軸体の回動により複数のカムフォロアが前記カム面に順次係合されて回動することとすれば、回動テーブルの傾斜角度を高精度にて位置決めすることが可能である。

さらに、より好ましくは、本発明に係る傾斜回動テーブル装置にあっては、回動テーブル装置の回動機構にもクロスローラ軸受けを採用したことにより、極めて運動精度の高い回動テーブル装置を備えた傾斜回動テーブル装置を実現することが可能となる。すなわち、高い運動精度を備えた回動テーブル装置を、高い角度精度にて位置決め可能な回動機構にて揺動することにより、滑らかな連続曲線を容易に加工することができ、きわめて優れた性能を発揮させることが可能となる。

＝＝＝ 第１の実施の形態 ＝＝＝
以下、本発明の第１実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１〜図６に本発明の傾斜回動テーブル装置の一実施形態を示している。図１は、本発明にかかる傾斜回動テーブル装置の一実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す傾斜回動テーブル装置の平面図、図３は、図１に示す傾斜回動テーブル装置の正面図、図４は、図２のＸ−Ｘ断面図、図５は、図４のＹ−Ｙ断面図、図６は、図４のＺ−Ｚ断面図である。

本実施形態の傾斜回動テーブル装置１は、例えば、立体マシニングセンタ等にて加工される被加工物を保持して回動する回動テーブルとしての回転テーブル１２、及び、回転テーブル１２を回動自在に支持する支持台１４を備えた回転テーブル装置１０と、回動テーブル装置を揺動すべく、支持台を回動自在に支持する基台１８とを備えている。

回転テーブル装置１０は、前述したように、被加工物を保持する回転テーブル１２と、回転テーブル１２を回動可能に支持する支持台１４とを備えている。回転テーブル１２の上面すなわちテーブル面１２ｂには、図２に示すように、被加工物を保持するためのチャックを構成するブロックをスライドさせるためのスライド溝１２ａが、中心から放射状に設けられている。この回転テーブル１２と支持台１４との軸受構造としてはクロスローラ軸受３０が用いられる。クロスローラ軸受の詳細については後述する。なお、本実施形態においては、スライド溝１２ａ（及びチャック）が、被加工物を保持するための保持機構を構成している。

回転テーブル１２の下面側には、回動軸としての軸部をなすターレット９が垂下され、ターレット９の外周面の下部には、周方向に沿って等間隔に配置された複数のカムフォロワ８が設けられている。

回転テーブル１２に駆動力を入力する駆動軸４４は、一対の軸受部材４６により、支持台１４に対して回転自在に支持されている。この駆動軸４４にはカムとしてのローラギヤカム４８が設けられている。このローラギヤカム４８は、駆動軸４４が回動して位相が軸方向に変位するカム面４８ａを有し、このカム面４８ａとターレット９のカムフォロア８とが噛み合っている。ここでは、ローラギヤカム機構として、停止中だけでなく、割出中もバックラッシが発生しないグロボイダルカムを用いている。支持台１４内の穴部４０には、ローラギヤカム４８及びカムフォロア８を潤滑するための油が設けられている。

モータ１９の動力がギア１５，１７を介して駆動軸４４に伝達されると、駆動軸４４は、支持台１４に対して回転する。駆動軸４４が回転するとローラギヤカム４８も回転しこれと噛み合っているカムフォロア８が前記カム面４８ａに順次係合されて、回転駆動力が回転テーブル１２に伝達され、回転テーブル１２がターレット９の回転軸を中心として回転する。なお、モータ１９及びギア１５，１７は、支持台１４から露出しないように配置されている。

支持台１４は平面視長方形状をなし、その１対の対辺側の面から回動軸としての軸体をなす円筒状の揺動ターレット２０がそれぞれ突設されている。この２本の揺動ターレット２０は、それらの軸心の一方が他方の延長上に配置されるとともに、回転テーブル１２の回動軸の軸心と直行する方向に沿って設けられている。これら揺動ターレット２０が基台１８に支持され、回転テーブル装置１０が、揺動ターレット２０を軸として揺動する。

基台１８は、回転テーブル装置１０の下方に位置するベース部１８ｂと、ベース部１８ｂ上に立設された２本の装置支持部１８ａとを備え、２本の装置支持部１８ａは、回転テーブル装置１０を挟むように揺動ターレット２０側に配置されている。この装置支持部１８ａ間に配置された回転テーブル装置１０は、揺動ターレット２０がそれぞれ装置支持部１８ａに回動自在に支持されて揺動し、テーブル面１２ｂが傾斜する。また、２本の装置支持部１８ａ間のベース部１８ｂには、回転テーブル装置１０が揺動した際に支持台１４の下部がベース部１８ｂと接触しないように、上面に凹部１８ｃが形成されている。

回転テーブル装置１０を揺動させるための駆動力を入力する入力軸体としての入力軸４５は、一対の軸受部材４９により、基台１８に対して回転自在に支持されている。この入力軸４５にはカムとしてのローラギヤカム５０が設けられている。このローラギヤカム５０は、入力軸４５が回動して位相が軸方向に変位するカム面５０ａを有し、このカム面５０ａと揺動ターレット２０のカムフォロア２４とが噛み合っている。ここでは、ローラギヤカム機構として、停止中だけでなく、割出中もバックラッシが発生しないグロボイダルカムを用いている。

基台１８の装置支持部１８ａの穴部５１には、ローラギヤカム５０及びカムフォロア２４を潤滑するための油が設けられている。この油は、シール材４７等により基台１８外への漏出を防止されている。

モータ１６の動力がギア３，４，５を介して入力軸４５に伝達されると、入力軸４５は、基台１８に対して回転する。入力軸４５が回転するとローラギヤカム５０も回転しこれと噛み合っているカムフォロア２４が前記カム面５０ａに順次係合されて、回転駆動力が回転テーブル装置１０に伝達され、回転テーブル装置１０が揺動ターレット２０の軸を中心として回転する。なお、モータ１６及びギア３，４，５は、基台１８から露出しないように配置されている。

一般的に前述したクロスローラ軸受は、円筒体状もしくはコロ状に形成されて、その転動軸心が方向性を有する複数の転動体を主体とし、これら複数の転動体が回転軸体とこの回転軸体を支持するための支持体との間の環状の隙間にその周方向に沿って等しい間隔を隔てて配列され、例えば内側の回転軸体に取り付けられる内輪が備える内側軌道部と外側の支持体に取り付けられる外輪が備える外側軌道部との間で転動されるようになっている。回転軸体が外側で支持体が内側に位置する場合には、内輪は支持体に、外輪は回転軸体に取り付けられる。特にクロスローラ軸受では、転動体はその転動軸心が回転軸体の回転軸心に向かうように傾斜して配置されるとともに、かつまた隣り合う転動体同士でそれらの転動軸心の傾斜方向が逆向きに配置されるようになっている。また回転軸体と支持体との間には、これらの間で転動する転動体を保持するために保持器が設けられていて、以上のようなクロスローラ軸受の基本構造はよく知られている。

本実施形態の傾斜回転テーブル装置１には、回転テーブル１２の回動機構と、回転テーブル装置１０の揺動機構とにクロスローラ軸受が用いられているが、その構成は同様であるため、ここでは、回転テーブル装置１０の揺動機構のクロスローラ軸受３１を例に、図５及び図７〜図１１を参照して説明する。

図７は、回転テーブル装置の揺動機構の軸受部分のクロスローラ軸受を示す詳細側断面図、図８は同じ軸受部分のクロスローラ軸受を示し、図７とは異なる位置の詳細側断面図、図９は転動体と保持器の組み付け状態の問題を説明するための図、図１０は、軸受部分の転動体と保持器との組み付け状態を説明する図、図１１は、軸受部分の転動体と保持器との組み付け状態を説明する、２つの異なる位置の概略側断面図である。

揺動ターレット２０は、前記基台１８に支持され、基台１８には揺動ターレット２０を挿入する穴部５１を有する装置支持部１８ａと、揺動ターレット２０の外周面２０ａと僅かな間隔を隔てて配置され装置支持部１８ａに固定される環状体７とで構成されている。環状体７は、装置支持部１８ａ内にて外側に位置する外環状部材７ａと、内側に位置する内環状部材７ｂとで構成されている。外環状部材７ａと、内環状部材７ｂとは、互いに対向する面の揺動ターレット２０側の縁部が全周に亘って４５°にそれぞれ面取りされている。これら外環状部材７ａと、内環状部材７ｂとは、僅かに間隔を隔ててボルト３６で固定され、両者の各面取り部によって、揺動ターレット２０側に開放された第２Ｖ字状溝３２が形成されている。

また、揺動ターレット２０には、装置支持部１８ａに固定された環状体７の第２Ｖ字状溝３２と対向する位置に、全周に亘って環状体７側に開放された第１Ｖ字状溝３４が形成されている。

なお、軸体としての揺動ターレット２０は、回転テーブル装置１０の一端側と他端側とにそれぞれ設けられており、第１Ｖ字状溝３４は、一端側の揺動ターレット２０に直接形成されており、他端側の揺動ターレット２０には、第５Ｖ字状溝が直接形成されており、基台１８は、第５Ｖ字状溝に対向する第６Ｖ字状溝を有している。

揺動ターレット２０の第１Ｖ字状溝３４と、環状体７の第２Ｖ字状溝３２との間には、円柱状に形成された複数の転動体２６が介在されている。この転動体２６は、円柱状の転動面２１の両端に一対の平坦な端面２２を有し、揺動ターレット２０の周方向に沿って等しい間隔を隔てて配列される。そしてこれら転動体２６は、内側の揺動ターレット２０に設けられ、第１Ｖ字状溝３４を形成する内側軌道部２５と、装置支持部１８ａに揺動ターレット２０の外周を取り囲んで取り付けられる環状体７の第２Ｖ字状溝３２を形成する外側軌道部２７とに接触して転動されるようになっている。また転動体２６は、その転動軸心ｘ１が揺動ターレット２０の回転軸心ｘ２に向かうように傾斜して配置されるとともに、かつまた隣り合う転動体２６同士において、それらの転動軸心ｘ１の傾斜方向が図７および図８に示すように直交させて配置されている。さらに、揺動ターレット２０と装置支持部１８ａ側の環状体７との間には環状の隙間が設定されるとともに、この隙間にはこれに沿う薄肉円筒状の保持器２８が設けられ、この保持器２８によって転動体２６が保持されるようになっている。この保持器２８には、その周面に転動体２６の配置間隔に従って、これら転動体２６を個別に装着するための複数のポケット孔２９が形成されている。

さらに詳述すると、軸体としての揺動ターレット２０の軸方向におけるほぼ中央には、その周方向、すなわち回転方向に沿って適宜間隔を隔てて、ローラギアカム５０に係合されてカム機構を構成するカムフォロワ２４が設けられている。環状体７は、外環状部材７ａと、この外環状部材７ａとわずかに間隔を隔てて配置される内環状部材７ｂとから構成される。外環状部材７ａは、外周面のフランジ部６を介してユニット固定ボルト３５により装置支持部１８ａに固定される。内環状部材７ｂは、組み付けボルト３６により外環状部材７ａに固定される。

外環状部材７ａと内環状部材７ｂとの対向面の内周側にはその周方向に沿って、揺動ターレット２０の回転軸心ｘ２に向かうように傾斜して配置された各転動体２６の転動面２１と転接し、あるいは端面２２とわずかな間隔を隔てて対面する断面がＶ字状の外側軌道部２７が形成され、これにより転動体２６の転動を外側から案内するようになっている。

他方、環状体７の当該外側軌道部２７と対面する揺動ターレット２０の外周面にも同様にその周方向に沿って、傾斜して配置された各転動体２６の転動面２１と転接し、あるいは端面２２とわずかな間隔を隔てて対面する断面がＶ字状の環状内側軌道部２５が形成され、これにより転動体２６の転動を内側から案内するようになっている。そして特にこの内側軌道部２５は、揺動ターレット２０に対して直接加工を施してその外周面に沿う第１Ｖ字状溝３４を作り出すことで形成される。

また、これら環状体７および揺動ターレット２０に形成される第１Ｖ字状溝３４をなす外側軌道部２７および内側軌道部２５の底にはそれぞれ、それらの周方向に沿って細溝３７が設定され、これにより転動体２６へのオイルの給排が確保されるようになっている。

さらに、転動軸心ｘ１の傾斜方向が逆向きのこれら転動体２６を保持する保持器２８に形成された各ポケット孔２９には、それぞれに装着される転動体２６の転動面２１と向かい合う周縁部分に、当該ポケット孔２９の内径を転動面２１に沿って順次狭めるように張り出すテーパ状の鍔部３８が形成され、この鍔部３８によって転動面２１の一部が支持されるようになっている。これにより、保持器２８へ転動体２６を装着するに際しては、転動面２１が鍔部３８に当接するように端面２２がポケット孔２９に向けられることになる。また、この鍔部３８によってポケット孔２９の形状に方向性が与えられ、転動体２６は保持器２８の一方からは挿入可能で、他方からは鍔部３８に妨げられて、挿入がなされないようになっている。すなわち、複数の転動体２６は、外側軌道部２７および内側軌道部２５に対して転動するそれらの転動面２１の向きが異なるように、保持器２８に異なる方向から挿入されて保持されるとともに、保持器２８には、それら転動体２６の挿入方向に沿って、それらの転動面２１を支持する鍔部３８が形成されている。

このように構成されたクロスローラ軸受３１を備える傾斜回動テーブル装置１にあっては、剛性の高い部品である揺動ターレット２０に直接加工して内側軌道部２５を形成するようにしたので、加工歪みのない真円に近い内側軌道部２５を形成することができる。よって、例えば市販品のボールベアリング等を組み付けた際に、内輪等の凹凸に起因して内側軌道部に歪み変形が生じるという問題も解決することができる。特に、揺動ターレット２０の加工にあたって、好ましくは揺動ターレット２０の加工と相前後する時期に、揺動ターレット２０の外周に直接第１Ｖ字状溝３４を構成する内側軌道部２５を作り出すようにすることで、内側軌道部２５の加工中心は揺動ターレット２０の加工中心と完全に一致し、従って揺動ターレット２０の回転軸心ｘ２とクロスローラ軸受３１の内側軌道部２５の芯とを一致させることができ、これらの位置ずれを排除することができる。

このように本実施形態にあっては、揺動ターレット２０に対して直接内側軌道部２５を形成することにより、従来の軸受構造における精度劣化の要因を一挙に解消することができて、きわめて運動精度の高い傾斜回動テーブル装置１を実現し、複雑な曲面などの高精度の加工が可能となる。

また、転動軸心ｘ１が揺動ターレット２０の回転軸心ｘ２に向かうように傾斜して配置され、かつまた保持器２８のポケット孔２９によって挿入方向が規制されて、隣り合うもの同士の転動軸心ｘ１の傾斜方向が逆向きとされる転動体２６を備えて構成されているので、単一のクロスローラ軸受３１のみで揺動ターレット２０に作用するスラスト荷重およびラジアル荷重を一挙に支持することができ、これによりシンプルな構造で組み付け誤差の少ない傾斜回動テーブル装置１を構成することができる。

さらに、上記ポケット孔２９の形態に関して、図９（ａ）に示すように、転動体２６を保持器２８のいずれの側からも装着できる大きさの形態のポケット孔２９とした場合には、ポケット孔２９の孔径が大きくなり、転動体２６にガタを生じやすくなる。また保持器２８からしても、転動体２６は保持器２８のさまざまな方向への移動を拘束することができないため、保持器２８にガタツキを生じやすい。また、転動体２６の挿入方向からポケット孔２９を見た図９（ｂ）に示すように、転動体２６はポケット孔２９とほぼ１点でのみ接触することとなり、転動面２１に沿う線接触となって油膜切れを生じやすくなる。

これに対して本実施形態では図１０（ａ）に示すように、鍔部３８によって転動体２６との間の不必要な隙間を狭めることができ、ガタが少なくなる。また保持器２８からしても、図１１に示すように異なる方向から挿入される転動体２６に保持器２８が挟み込まれることとなり、保持器２８のガタツキを防止してこれが揺動ターレット２０や環状体７と干渉することを防ぐことができる。また、転動体２６の挿入方向（図１０（ａ）参照）からポケット孔２９を見た図１０（ｂ）に示すように、ポケット孔２９を保持器２８の肉厚方向に、転動体２６の転動面２１に沿わせて湾曲させて形成すれば、転動体２６をポケット孔２９と面接触、もしくはほぼ均一な隙間を保った状態にすることができ、良好な油膜形成を保証することができる。そしてこれら良好な油膜形成、保持器２８のガタツキ防止、転動体２６のガタ防止によって、さらに傾斜回転テーブル装置１の運動精度を向上させることができる。

本実施形態にあっては、内側軌道部２５を揺動ターレット２０に直接加工して形成し、外側軌道部２７の方を、揺動ターレット２０を囲繞する装置支持部１８ａ側に取り付けられた環状体７に形成する場合について説明したが、反対に装置支持部１８ａが軸状部を有し、揺動ターレット２０がこの軸状部を囲繞して取り付けられる場合などには、内側軌道部２５を装置支持部１８ａ側に形成し、外側軌道部２７の方を揺動ターレット２０に直接加工して形成するようにしても良いことはもちろんである。

さらに、本実施形態の傾斜回転テーブル装置１は、回転テーブル１２と支持台１４との軸受構造にもクロスローラ軸受３０を用いている。ここで、クロスローラ軸受３１における揺動ターレット２０、環状体７、ローラギアカム５０、カムフォロア２４、第１Ｖ字状溝３４、第２Ｖ字状溝３２、転動体２６は、クロスローラ軸受３０のターレット９、テーブル用環状体１１、ローラギアカム４８、カムフォロア８、第３Ｖ字状溝５４、第４Ｖ字状溝５２、転動体２３に対応する。

すなわち、クロスローラ軸受３０を備える回動テーブル装置１０は、ターレット９に直接加工したので、加工歪みのない真円に近い内側軌道部を形成することができるため、ターレット９の回転軸心とクロスローラ軸受３０の内側軌道部の芯とを一致させることができ、これらの位置ずれを排除することができる。また、従来の軸受構造における精度劣化の要因を一挙に解消することができて、きわめて運動精度の高い回動テーブル装置を実現することが可能となる。さらに、単一のクロスローラ軸受３０のみでターレット９に作用するスラスト荷重およびラジアル荷重を一挙に支持することができ、これによりシンプルな構造で組み付け誤差の少ない回動テーブル装置を構成することができる。そして、前述した回転テーブル装置の揺動機構とともに、さらに運動精度の高い傾斜回動テーブル装置１を実現し、さらに高精度の加工が可能となる。

以上説明したようにクロスローラ軸受３０，３１は、その構成からして、高精度の位置決め運動が要求される傾斜回転テーブル装置に採用することは有効である。特に、上記実施形態で例示したように回転テーブル装置１０の回動機構部、及び、回転テーブル装置１０を揺動させる揺動機構部にそれぞれクロスローラ軸受３０，３１を用いたので、３次元の連続した複雑な曲面を高精度にて加工することが可能となる。また、グロボイダルカムを備える傾斜回動テーブル装置は、連続切削加工中であっても、単なるギア機構のようなガタツキが発生しない。このため、上記のような傾斜回転テーブル装置を用いることにより、滑らかな連続曲線を容易に加工することができ、きわめて優秀な性能を発揮させることが可能となる。

＝＝＝ 第２の実施の形態 ＝＝＝
以下、本発明の第２実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１６〜図２０に本発明の傾斜回動テーブル装置の第２実施形態を示している。図１６は、第２実施形態に係る傾斜回動テーブル装置の平面図、図１７は、第２実施形態に係る傾斜回動テーブル装置の正面図、図１８は、図１６のＸ−Ｘ断面図、図１９は、図１８のＹ−Ｙ断面図、図２０は、図１８のＺ−Ｚ断面図である。

第２実施形態の傾斜回動テーブル装置１０１も、例えば、立体マシニングセンタ等にて加工される被加工物を保持して回動する回動テーブルとしての回転テーブル１１２、及び、回転テーブル１１２を回動自在に支持する支持台１１４を備えた回転テーブル装置１１０と、回動テーブル装置を揺動すべく、支持台を回動自在に支持する基台１１８とを備えている。

回転テーブル装置１１０は、前述したように、被加工物を保持する回転テーブル１１２と、回転テーブル１１２を回動可能に支持する支持台１１４とを備えている。回転テーブル１１２の上面すなわちテーブル面１１２ｂには、図１６に示すように、被加工物を保持するためのチャックを構成するブロックをスライドさせるためのスライド溝１１２ａが、中心から放射状に設けられている。この回転テーブル１１２と支持台１１４との軸受構造としてはクロスローラ軸受１３０が用いられる。クロスローラ軸受１３０の構成は、第１実施形態にて採用されている構成と同様である。なお、本実施形態においても、スライド溝１１２ａ（及びチャック）が、被加工物を保持するための保持機構を構成している。

回転テーブル１１２の下面側には、回動軸としての軸部をなすターレット１０９が垂下され、ターレット１０９の外周面の下部には、周方向に沿って等間隔に配置された複数のカムフォロワ１０８が設けられている。

回転テーブル１１２に駆動力を入力する駆動軸１４４は、一対の軸受部材１４６により、支持台１１４に対して回転自在に支持されている。この駆動軸１４４にはカムとしてのローラギヤカム１４８が設けられている。このローラギヤカム１４８は、駆動軸１４４が回動して位相が軸方向に変位するカム面１４８ａを有し、このカム面１４８ａとターレット１０９のカムフォロア１０８とが噛み合っている。ここでは、ローラギヤカム機構として、停止中だけでなく、割出中もバックラッシが発生しないグロボイダルカムを用いている。支持台１１４内の穴部１４０には、ローラギヤカム１４８及びカムフォロア１０８を潤滑するための油が設けられている。

第２実施形態においては、モータ１１９は、出力軸の軸心が駆動軸１４４の軸心と一致するように配置されている。モータ１１９は、カップリング１８０を介して、駆動軸１４４に接続している。したがって、モータ１１９の動力は、ギアを介することなく、駆動軸１４４に伝達される。なお、モータ１１９は、支持台１１４から露出しないように配置されている。

このように、構成することにより、回転テーブル装置１１０を小型化することが可能となる。また、ギアが不要となるから、部品点数の削減をも図ることができる。さらに、回転テーブル装置１１０がより軽量化されるから、回転テーブル装置１１０を駆動するための駆動源の低出力化も実現されうる。また、ギア特有の問題である、バックラッシによる精度低下や、ギア自体のねじれ剛性に起因する精度低下が生じないから、位置決め精度が向上する。

ここで、モータ１１９の動力が駆動軸１４４に伝達されると、駆動軸１４４は、支持台１１４に対して回転する。駆動軸１４４が回転するとローラギヤカム１４８も回転しこれと噛み合っているカムフォロア１０８が前記カム面１４８ａに順次係合されて、回転駆動力が回転テーブル１１２に伝達され、回転テーブル１１２がターレット１０９の回転軸を中心として回転する。

支持台１１４は平面視長方形状をなし、その１対の対辺側の面から回動軸としての軸体をなす円筒状の揺動ターレット１２０がそれぞれ突設されている。この２本の揺動ターレット１２０は、それらの軸心の一方が他方の延長上に配置されるとともに、回転テーブル１１２の回動軸の軸心と直行する方向に沿って設けられている。これら揺動ターレット１２０が基台１１８に支持され、回転テーブル装置１１０が、揺動ターレット１２０を軸として揺動する。

基台１１８は、回転テーブル装置１１０の下方に位置するベース部１１８ｂと、ベース部１１８ｂ上に立設された２本の装置支持部１１８ａとを備え、２本の装置支持部１１８ａは、回転テーブル装置１１０を挟むように揺動ターレット１２０側に配置されている。この装置支持部１１８ａ間に配置された回転テーブル装置１１０は、揺動ターレット１２０がそれぞれ装置支持部１１８ａに回動自在に支持されて揺動し、テーブル面１１２ｂが傾斜する。また、２本の装置支持部１１８ａ間のベース部１１８ｂには、回転テーブル装置１１０が揺動した際に支持台１１４の下部がベース部１１８ｂと接触しないように、上面に凹部１１８ｃが形成されている。

回転テーブル装置１１０を揺動させるための駆動力を入力する入力軸体としての入力軸１４５は、一対の軸受部材１４９により、基台１１８に対して回転自在に支持されている。この入力軸１４５にはカムとしてのローラギヤカム１５０が設けられている。このローラギヤカム１５０は、入力軸１４５が回動して位相が軸方向に変位するカム面１５０ａを有し、このカム面１５０ａと揺動ターレット１２０のカムフォロア１２４とが噛み合っている。ここでは、ローラギヤカム機構として、停止中だけでなく、割出中もバックラッシが発生しないグロボイダルカムを用いている。

基台１１８の装置支持部１１８ａの穴部１５１には、ローラギヤカム１５０及びカムフォロア１２４を潤滑するための油が設けられている。この油は、シール材１４７等により基台１１８外への漏出を防止されている。

第２実施形態においては、モータ１１６は、出力軸の軸心が入力軸１４５の軸心と一致するように配置されている。モータ１１６は、カップリング１８１を介して、入力軸１４５に接続している。したがって、モータ１１６の動力は、ギアを介することなく、入力軸１４５に伝達される。なお、モータ１１６は、基台１１８から露出しないように配置されている。

このように、構成することにより、傾斜回動テーブル装置１０１を小型化することが可能となる。また、ギアが不要となるから、部品点数の削減をも図ることができる。また、ギア特有の問題である、バックラッシによる精度低下や、ギア自体のねじれ剛性に起因する精度低下が生じないから、位置決め精度が向上する。

ここで、モータ１１６の動力が入力軸１４５に伝達されると、入力軸１４５は、基台１１８に対して回転する。入力軸１４５が回転するとローラギヤカム１５０も回転しこれと噛み合っているカムフォロア１２４が前記カム面１５０ａに順次係合されて、回転駆動力が回転テーブル装置１１０に伝達され、回転テーブル装置１１０が揺動ターレット１２０の軸を中心として回転する。

一般的に前述したクロスローラ軸受は、円筒体状もしくはコロ状に形成されて、その転動軸心が方向性を有する複数の転動体を主体とし、これら複数の転動体が回転軸体とこの回転軸体を支持するための支持体との間の環状の隙間にその周方向に沿って等しい間隔を隔てて配列され、例えば内側の回転軸体に取り付けられる内輪が備える内側軌道部と外側の支持体に取り付けられる外輪が備える外側軌道部との間で転動されるようになっている。回転軸体が外側で支持体が内側に位置する場合には、内輪は支持体に、外輪は回転軸体に取り付けられる。特にクロスローラ軸受では、転動体はその転動軸心が回転軸体の回転軸心に向かうように傾斜して配置されるとともに、かつまた隣り合う転動体同士でそれらの転動軸心の傾斜方向が逆向きに配置されるようになっている。また回転軸体と支持体との間には、これらの間で転動する転動体を保持するために保持器が設けられていて、以上のようなクロスローラ軸受の基本構造はよく知られている。

本実施形態の傾斜回転テーブル装置１０１には、回転テーブル１１２の回動機構と、回転テーブル装置１１０の揺動機構とにクロスローラ軸受が用いられているが、その構成は第１実施形態と同様である。

本発明にかかる傾斜回動テーブル装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す傾斜回動テーブル装置の平面図である。 図１に示す傾斜回動テーブル装置の正面図である。 図２のＸ−Ｘ断面図である。 図４のＹ−Ｙ断面図である。 図４のＺ−Ｚ断面図である。 図６の軸受部分のクロスローラ軸受を示す詳細側断面図である。 図６の軸受部分のクロスローラ軸受を示す、図７とは異なる位置の詳細側断面図である。 転動体と保持器の組み付け状態の問題を説明するための図である。 図６の軸受部分の転動体と保持器との組み付け状態を説明する図である。 図６の軸受部分の転動体と保持器との組み付け状態を説明する、２つの異なる位置の概略側断面図である。 従来における軸受構造の一つの問題点を説明するための図である。 従来における軸受構造の他の問題点を説明するための図である。 従来における軸受構造の他の問題点を説明するための図である。 従来における軸受構造の他の問題点を説明するための図である。 第２実施形態に係る傾斜回動テーブル装置の平面図である。 第２実施形態に係る傾斜回動テーブル装置の正面図である。 図１６のＸ−Ｘ断面図である。 図１８のＹ−Ｙ断面図である。 図１８のＺ−Ｚ断面図である。

符号の説明

１０ 回動テーブル装置
１２ 回動テーブル
１４ 支持台
１８ 基台
１８ａ 装置支持部
２０ 揺動ターレット（軸体）
２４ カムフォロア
２６ 転動体
３１ クロスローラ軸受
３２ 第２Ｖ字状溝
３４ 第１Ｖ字状溝
４５ 入力軸
５０ ローラギアカム
５０ａ カム面
１１０ 回動テーブル装置（第２実施形態）
１１２ 回動テーブル（第２実施形態）
１１４ 支持台（第２実施形態）
１１８ 基台（第２実施形態）
１１８ａ 装置支持部（第２実施形態）
１２０ 揺動ターレット（軸体）（第２実施形態）
１２４ カムフォロア（第２実施形態）
１４５ 入力軸（第２実施形態）
１５０ ローラギアカム（第２実施形態）
１５０ａ カム面（第２実施形態）

Claims (14)

1. 支持台に回動自在に支持された回動テーブルを有する回動テーブル装置と、前記回動テーブルの回動軸と直交する方向に沿って前記支持台に設けられた軸体を回動軸として前記回動テーブル装置を回動自在に支持する基台とを備え、前記回動テーブル装置を回動させることにより、前記回動テーブルのテーブル面を傾斜させる傾斜回動テーブル装置において、
   前記軸体には、その回動方向に沿って第１Ｖ字状溝が直接形成され、前記基台は、第１Ｖ字状溝に対向する第２Ｖ字状溝を有し、
   前記軸体と前記基台との間に、前記２つのＶ字状溝と接触して転動する複数の転動体を介在させるとともに、複数の転動体のうち隣接する転動体の転動軸を互いに直交させてクロスローラ軸受を構成することを特徴とする傾斜回動テーブル装置。
2. 請求項１に記載の傾斜回動テーブル装置において、
   前記軸体に動力を入力する入力軸体を有し、該入力軸体は当該入力軸体が回動して位相が軸方向に変位するカム面を備え、
   前記軸体は、その外周に周方向に沿って等間隔に設けられ、前記カム面と接触して転動する複数のカムフォロアを備え、
   前記回動テーブル装置は、前記入力軸体の回動により前記複数のカムフォロアが前記カム面に順次係合されて回動することを特徴とする傾斜回動テーブル装置。
3. 請求項１または２に記載の傾斜回動テーブル装置において、
   前記回動テーブルは、当該回動テーブルの回動中心となる軸部を有し、
   前記軸部には、その回動方向に沿って第３Ｖ字状溝が直接形成され、前記支持台は、第３Ｖ字状溝に対向する第４Ｖ字状溝を有し、
   前記軸部と前記支持台との間に、前記第３Ｖ字状溝及び前記第４Ｖ字状溝と接触して転動する複数の転動体を介在させるとともに、複数の転動体のうち隣接する転動体の転動軸を互いに直交させてクロスローラ軸受を構成することを特徴とする傾斜回動テーブル装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の傾斜回動テーブル装置において、
   前記軸体は、前記回転テーブル装置の一端側と他端側とにそれぞれ設けられており、
   前記第１Ｖ字状溝は、前記一端側の前記軸体に直接形成されており、
   前記他端側の前記軸体には、第５Ｖ字状溝が直接形成されており、
   前記基台は、前記第５Ｖ字状溝に対向する第６Ｖ字状溝を有している、
   ことを特徴とする傾斜回動テーブル装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の傾斜回動テーブル装置において、
   前記回動テーブルは、被加工物を保持するための保持機構を有し、
   前記回動テーブルを回動させること、及び、前記回動テーブル装置を回動させて前記回動テーブルのテーブル面を傾斜させること、により、
   前記保持機構によって保持された被加工物を傾斜回動させることを特徴とする傾斜回動テーブル装置。
6. 請求項２に記載の傾斜回動テーブル装置において、
   前記入力軸体は、モータにより駆動されることを特徴とする傾斜回動テーブル装置。
7. 請求項６に記載の傾斜回動テーブル装置において、
   前記モータは、前記基台から露出しないように配置されていることを特徴とする傾斜回動テーブル装置。
8. 請求項７に記載の傾斜回動テーブル装置において、
   前記モータの動力は、ギアを介して前記入力軸体に伝達され、
   前記ギアは、前記基台から露出しないように配置されていることを特徴とする傾斜回動テーブル装置。
9. 請求項７に記載の傾斜回動テーブル装置において、
   前記モータの動力は、ギアを介することなく前記入力軸体に伝達されることを特徴とする傾斜回動テーブル装置。
10. 請求項３に記載の傾斜回動テーブル装置において、
    前記軸部に動力を入力する駆動軸を有し、該駆動軸は当該駆動軸が回動して位相が軸方向に変位するカム面を備え、
    前記軸部は、その外周に周方向に沿って等間隔に設けられ、前記カム面と接触して転動する複数のカムフォロアを備え、
    前記回動テーブルは、前記駆動軸の回動により前記複数のカムフォロアが前記カム面に順次係合されて回動することを特徴とする傾斜回動テーブル装置。
11. 請求項１０に記載の傾斜回動テーブル装置において、
    前記駆動軸は、第２モータにより駆動されることを特徴とする傾斜回動テーブル装置。
12. 請求項１１に記載の傾斜回動テーブル装置において、
    前記第２モータは、前記支持台から露出しないように配置されていることを特徴とする傾斜回動テーブル装置。
13. 請求項１２に記載の傾斜回動テーブル装置において、
    前記第２モータの動力は、ギアを介して前記駆動軸に伝達され、
    前記ギアは、前記支持台から露出しないように配置されていることを特徴とする傾斜回動テーブル装置。
14. 請求項１２に記載の傾斜回動テーブル装置において、
    前記第２モータの動力は、ギアを介することなく前記駆動軸に伝達されることを特徴とする傾斜回動テーブル。
    

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