JP2005007532A - 回転テーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな駆動力のモータを必要とすることなく、テーブル本体を高精度に回転させることができるとともに、減速機構中の噛み合い部分の摩耗を低減することができる回転テーブル装置を提供する。
【解決手段】フレーム１１上に静圧軸受１６を介してテーブル本体１４を回転可能に支持する。テーブル本体１４とそれを回転させるためのモータ１７との間には、テーブル本体１４の軸線と平行な駆動側及び被動側の回転軸線を有する減速機構２４を介装する。減速機構２４として、波動歯車減速機構２５及び平歯車減速機構２６を装備する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば工作機械においてワーク等を支持して往復回転される回転テーブル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の回転テーブル装置においては、テーブル本体がモータにより減速機構を介して減速回転されるようになっている。そして、モータの回転に対するテーブル本体の回転の減速比を大きく確保するために、前記減速機構としてウォーム及びウォームホイールよりなるウォーム歯車減速機構が用いられていた。従って、この従来の回転テーブル装置においては、減速機構のウォームとウォームホイールとが直交する軸線上に支持された状態で互いに噛み合いされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、テーブル本体の回転精度を高める必要がある場合には、ウォームとウォームホイールとの間のバックラッシを可能な限り小さくすることが望まれる。また、テーブル本体が大きくて大質量である場合には、テーブル本体の反転にともなう慣性により減速機構等が破損するおそれがあるため、前記と同様に前記バックラッシを小さくすることが望まれる。しかしながら、ウォームとウォームホイールとの構成においては、それらの間のバックラッシを小さくするということは、両者の噛み合いを深くすることになる。従って、ウォームとウォームホイールとの接触圧力が高くなって、摩擦抵抗も大きくなり、モータに大きな駆動力が必要になるばかりでなく、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部分に摩耗が生じやすいという問題があった。
【０００４】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、大きな駆動力のモータを必要とすることなく、テーブル本体を高精度に回転させることができるとともに、減速機構中の噛み合い部分の摩耗を低減することができる回転テーブル装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、フレーム上に静圧軸受を介して垂直軸線を中心に回転可能に支持されたテーブル本体と、そのテーブル本体を往復回転させるためのモータと、そのモータとテーブル本体との間に介装され、テーブル本体の軸線と平行な駆動側及び被動側の回転軸線を有する減速機構とを備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
従って、この請求項１に記載の発明によれば、駆動側及び被動側の回転軸線が直交しているウォーム歯車減速機構を備えた従来構成とは異なり、バックラッシを小さくしても、噛み合い部の接触圧力をウォームとウォームホイールほどには大きくする必要がない。従って、大きな駆動力のモータを必要とせず、テーブル本体を高精度に回転させることができとともに、減速機構中の噛み合い部分が摩耗するのを抑制することもできる。さらに、摩擦抵抗を少なくできるため、テーブル本体の回転開始時や、回転方向の切り替え時におけるテーブル本体の加速時間を短くできる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記減速機構が波動歯車装置を含むことを特徴とするものである。
従って、この請求項２に記載の発明によれば、簡単かつ小型の装置によりモータの回転に対するテーブル本体の回転の減速比を大きく確保することができて、テーブル本体を高精度に回転制御することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記減速機構が平歯車減速機構を含むことを特徴とするものである。
従って、この請求項３に記載の発明によれば、減速機構の構成を簡素化することができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記平歯車減速機構が、モータにより回転される駆動平歯車と、テーブル本体に固定された第１被動平歯車と、その第１被動平歯車に同一軸線上でクロスベアリングを介して相対回転可能に支持された第２被動平歯車とよりなることを特徴とするものである。
【００１０】
従って、この請求項４に記載の発明によれば、平歯車減速機構の駆動平歯車と被動平歯車との間のバックラッシを低減することができて、テーブル本体の回転精度を一層高めることができる。しかも、第１被動歯車の支持をクロスベアリングにより行っているため、軸方向及びそれと直交する方向への支持をひとつのベアリングで行うことができ、構成の簡素化及び小型化に有用である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、両被動平歯車の歯を駆動平歯車の歯に対して反対方向から押圧噛み合いさせるように、両被動平歯車を反対方向に回転付勢して、バックラッシが存在しないようにするための付勢手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
従って、請求項５に記載の発明においては、バックラッシを除去して、テーブル本体の回転精度を向上できるとともに、歯車破損等を未然に防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
まず、この発明の第１実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１に示すように、工作機械のフレーム１１上には支持台１２が配設され、その支持台１２の上面には支持リング１３が固定されている。支持リング１３上には円板状のテーブル本体１４が下面のリング状軸支部１５において、静圧軸受１６を介して垂直軸線を中心に回転可能に支持されている。軸支部１５は、その下面及び外周面において前記静圧軸受１６により支持されている。そして、図示しないチャック等により、このテーブル本体１４の上面にワークＷが着脱可能に取り付けられるようになっている。
【００１４】
前記フレーム１１にはテーブル本体１４を回転させるための往復回転可能なモータ１７が配設固定され、そのモータ軸には駆動プーリ１８が取り付けられている。図３に示すように、支持台１２には回転軸１９がブラケット２０を介してベアリング２１により、テーブル本体１４の回転軸線と平行な垂直軸線の周りで回転可能に支持され、その回転軸１９の下端には被動プーリ２２が取り付けられている。駆動プーリ１８と被動プーリ２２との間にはタイミングベルト２３が掛装され、モータ１７の往復回転により、両プーリ１８，２２及びタイミングベルト２３を介して回転軸１９が正方向及び逆方向に回転されるようになっている。
【００１５】
前記回転軸１９とテーブル本体１４との間には、テーブル本体１４の軸線と平行な回転軸線を有する駆動側及び被動側の減速機構２４が介装されている。この減速機構２４は、回転軸１９側に配設された波動歯車装置よりなる波動歯車減速機構２５と、テーブル本体１４側に配設された平歯車減速機構２６とから構成されている。そして、モータ１７による回転軸１９の回転に伴い、この波動歯車減速機構２５及び平歯車減速機構２６を介して、テーブル本体１４が所定の減速比で往復回転されるようになっている。
【００１６】
次に、前記波動歯車減速機構２５の構成について詳細に説明する。図３〜図５に示すように、前記回転軸１９の下端部には平面形ほぼ楕円形状のウエブジェネレータ２８が固定され、その外周にはボールベアリング２９が嵌着されている。前記ボールベアリング２９の外周にはフレクスプライン３０が嵌着され、その外周面には多数の歯３０ａが形成されている。前記ボールベアリング２９の内外のレース及びフレクスプライン３０は可撓性を有していて変形可能である。
【００１７】
前記フレクスプライン３０の外周上部には第１サーキュラスプライン３１が配設され、その内周面にはフレクスプライン３０の歯３０ａに噛み合い可能な多数の歯３１ａが形成されている。第１サーキュラスプライン３１と同一軸線上に位置するように、フレクスプライン３０の外周下部には第２サーキュラスプライン３２が配設され、その内周面にはフレクスプライン３０の歯３０ａに噛み合い可能な多数の歯３２ａが形成されている。
【００１８】
前記回転軸１９と同一軸線上に位置するように、ブラケット２０内には伝達軸３３がベアリング３４を介して回転可能に支持されている。そして、第１サーキュラスプライン３１が連結筒３５を介して伝達軸３３に連結されるとともに、第２サーキュラスプライン３２がブラケット２０に固定されている。また、第１サーキュラスプライン３１の歯３１ａの数がフレクスプライン３０の歯３０ａの数と相違するとともに、第２サーキュラスプライン３２の歯３２ａの数がフレクスプライン３０の歯３０ａの数と同一となるように設定されている。
【００１９】
このため、回転軸１９によりウエブジェネレータ２８が回転されたときには、フレクスプライン３０が連動回転されることなく、ウエブジェネレータ２８の形状に従って変形運動を行う。これにより、フレクスプライン３０の歯３０ａとサーキュラスプライン３１，３２の歯３１ａ，３２ａとの噛み合い箇所が順次移動される。この場合、第２サーキュラスプライン３２は、ブラケット２０に固定されているため停止状態に維持されている。これに対して、第１サーキュラスプライン３１は、その歯３１ａとフレクスプライン３０の歯３０ａとの数の差に相当する減速比にて減速回転され、その回転が連結筒３５を介して伝達軸３３に伝達される。
【００２０】
次に、前記平歯車減速機構２６の構成について詳細に説明する。図２、図３、図６及び図７に示すように、前記伝達軸３３の上端部には駆動平歯車３７が固定されている。駆動平歯車３７に噛み合いするように、テーブル本体１４の下面のリング状軸支部１５には第１被動平歯車３８が固定されている。駆動平歯車３７に噛み合いするように、第１被動平歯車３８の下面には第２被動平歯車３９がクロスベアリング４０を介して同一軸線上で相対回転可能に支持されている。このクロスベアリング４０は、第２被動平歯車３９をその軸線方向及びそれと直交する方向の２方向において支持する。
【００２１】
前記第１被動平歯車３８の上面には第１係止部材４１が固定され、その側面には係止ピン４２が突設されている。第１被動平歯車３８の透孔４３を介して第１係止部材４１と対応するように、第２被動平歯車３９の上面には第２係止部材４４が突出固定され、その側面には係止ピン４５が突設されている。両係止部材４１，４４の係止ピン４２，４５間には付勢手段としてのバネ部材４６が介装され、このバネ部材４６により両被動平歯車３８，３９が互いに反対方向に回転付勢されている。
【００２２】
これにより、図７に示すように、常に両被動平歯車３８，３９の歯３８ａ，３９ａが駆動平歯車３７の歯３７ａに対して反対方向から押圧噛み合いされた状態に保持されて、バックラッシが介在されないようになっている。そして、この状態で伝達軸３３が回転されたとき、駆動平歯車３７及び両被動平歯車３８，３９を介して、それらの歯３７ａ，３８ａ，３９ａの数の差に相当する減速比にて、テーブル本体１４が減速回転されるようになっている。
【００２３】
次に、前記のように構成された回転テーブル装置の動作を説明する。
さて、テーブル本体１４の上面にワークＷが取り付けられた状態で、図示しない制御装置によりモータ１７が一方向に回転されると、駆動プーリ１８、タイミングベルト２３及び被動プーリ２２を介して、回転軸１９が同方向に回転される。そして、この回転軸１９の回転に伴い、波動歯車減速機構２５を介して、伝達軸３３が減速回転されるとともに、その伝達軸３３の回転に伴い、平歯車減速機構２６を介して、テーブル本体１４が一方向に減速回転される。
【００２４】
このように、テーブル本体１４が一方向に所定角度、あるいは一定時間だけ回転されると、前記制御装置によりモータ１７の回転が逆方向に切り換えられる。
これにより、回転軸１９が前記の場合と反対方向に回転され、波動歯車減速機構２５及び平歯車減速機構２６を介して、テーブル本体１４が逆方向に所定角度、あるいは一定時間だけ減速回転される。そして、前記モータ１７の回転切換により、テーブル本体１４が所定の角度範囲内で往復回転されて、テーブル本体１４上のワークＷに研磨等の加工が施される。
【００２５】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） この回転テーブル装置においては、フレーム１１上にテーブル本体１４が静圧軸受１６を介して回転可能に支持されている。テーブル本体１４とそれを回転させるためのモータ１７との間には、テーブル本体１４の軸線と平行な駆動側及び被動側の回転軸線を有する減速機構２４が介装されている。
【００２６】
このため、駆動側及び被動側の回転軸線が直交しているウォーム歯車減速機構を備えた従来構成とは異なり、バックラッシが小さくなるように歯車を配置しても、噛み合い部分の摩擦抵抗が大きくなることがない。すなわち、ウォームとウォームホイールとの噛み合いにおいて、ウォームが回転すると、そのねじ面がウォームホイールの歯面上を摺動するため、噛み合いを深くすると、両者間の摩擦抵抗が大きくなる。これに対し、軸線と平行な駆動側及び被動側の回転軸線を有する減速機構２４はこのようなことを抑制でき、大きな駆動力のモータ１７を必要とせず、テーブル本体１４を高精度に回転させることができる。
【００２７】
（２） また、同様に、摩擦抵抗を減少できるために、減速機構２４中の歯車の噛み合い部分が摩耗するのを抑制することもできる。特に、前記実施形態のようにモータ１７の往復回転により、テーブル本体１４が所定の角度範囲、あるいは所定の時間内で往復回転されて、テーブル本体１４の加減速及び反転が繰り返し行われる場合に、それらの効果が顕著に現れる。
【００２８】
（３） さらに、前述したように、摩擦抵抗を少なくできるため、テーブル本体１４の回転開始時や、回転方向の切り替え時における加速時間を短くできて、サイクルタイムを短縮できるとともに、加工精度向上に好結果をもたらすことができる。
【００２９】
（４） この回転テーブル装置においては、前記減速機構２４として、波動歯車減速機構２５と平歯車減速機構２６とが装備されている。このため、平歯車減速機構２６の構成が簡単であるとともに、波動歯車減速機構２５において、モータ１７の回転に対するテーブル本体１４の回転の減速比を大きく確保することができて、テーブル本体１４を高精度に回転制御することができる。特に、波動歯車減速機構２５は、ウォームホイール等の大きな歯車を必要としないために、小型であり、従って、回転テーブル装置の小型化に寄与できる。
【００３０】
（５） この回転テーブル装置においては、前記平歯車減速機構２６が、モータ１７により回転される駆動平歯車３７と、テーブル本体１４に固定された第１被動平歯車３８と、第１被動平歯車３８に同一軸線上でクロスベアリング４０を介して相対回転可能に支持された第２被動平歯車３９とから構成されている。そして、第１被動平歯車３８と第２被動平歯車３９との間には、両被動平歯車３８，３９の歯３８ａ，３９ａを駆動平歯車３７の歯３７ａに対して反対方向から押圧噛み合いさせるように、両被動平歯車３８，３９を反対方向に回転付勢するためのバネ部材４６が介装されている。このため、平歯車減速機構２６の駆動平歯車３７と被動平歯車３８，３９との間のバックラッシを低減することができて、テーブル本体１４の回転精度を一層高めることができる。
【００３１】
（６） また、バックラッシを低減できるため、テーブル本体１４の回転方向を切り替えた際における駆動平歯車３７と被動平歯車３８，３９との間の衝撃を小さくすることができ、歯車やその周辺機構の損傷等を防ぐことができる。
【００３２】
（７） さらに、第２被動平歯車３９をクロスベアリング４０により支持しているため、その第２被動平歯車３９の軸方向及びそれとは直交した方向の支持をひとつのベアリングで行うことができ、部品点数を少なくして、構成を簡単にできるとともに、装置小型化に寄与できる。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を図８に基づいて説明する。
前記テーブル本体１４の中心部における開口１４ａの上下には、開閉可能な蓋６１，６２が設けられている。開口１４ａの下方に固定配置された筒状体６３にはエンコーダ６４の固定側６４ａが支持されている。エンコーダ６４の回転側６４ｂは前記蓋６２に対して若干の水平位置調節可能に支持されている。この位置調節のための構成としては、回転側を固定するためのねじ（図示しない）を蓋６２のねじ挿通孔（図示しない）に対してわずかの間隙を介して挿通させる等の周知の構成が実施される。
【００３４】
従って、前記蓋６１，６２を外して、エンコーダ６４の回転側６４ｂを調節すれば、固定側６４ａに対する回転側の芯出しが可能となる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
【００３５】
・ 前記実施形態において、波動歯車減速機構２５の代わりに、複数の平歯車を組み合わせた減速機構を用いること。
・ クロスベアリング４０の代わりに、静圧軸受を用いること。この場合、この静圧軸受は、被動平歯車３９をその軸線方向及びそれと直交する方向で受けるようにする。
【００３６】
・ 前記実施形態では、この発明を、通常のワーク支持用回転テーブルを有する装置において具体化したが、インデックステーブルを有する装置において具体化すること。この場合には、テーブル本体の回転、停止が頻繁に行われるため、この発明の優位性が増す。
【００３７】
【発明の効果】
以上、実施形態で例示したように、この発明においては、大きな駆動力のモータを必要とせず、テーブル本体を高精度に回転させることができる。また、減速機構中の噛み合い部分の摩耗を低減することもでき、しかも、加工サイクルタイムの短縮化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の回転テーブル装置を示す断面図。
【図２】図１のほぼ２−２線における部分拡大断面図。
【図３】図１の一部を拡大して示す部分断面図。
【図４】図３の４−４線における拡大断面図。
【図５】図４の５−５線における断面図。
【図６】図３の６−６線における部分断面図。
【図７】歯車伝達機構の一部を拡大して示す部分平面図。
【図８】第２実施形態の回転テーブル装置を示す断面図。
【符号の説明】
１１…フレーム、１２…支持台、１４…テーブル本体、１５…筒状軸支部、１６…静圧軸受、１７…モータ、１９…回転軸、２４…減速機構、２５…波動歯車減速機構、２６…平歯車減速機構、２８…ウエブジェネレータ、３０…フレクスプライン、３０ａ…歯、３１…第１サーキュラスプライン、３１ａ…歯、３２…第２サーキュラスプライン、３２ａ…歯、３３…伝達軸、３７…駆動平歯車、３７ａ…歯、３８…第１被動平歯車、３８ａ…歯、３９…第２被動平歯車、３９ａ…歯、４０…クロスベアリング、４１…第１係止部材、４４…第２係止部材、４６…付勢手段としてのバネ部材、Ｗ…ワーク。

Claims (5)

1. フレーム上に静圧軸受を介して垂直軸線を中心に回転可能に支持されたテーブル本体と、そのテーブル本体を往復回転させるためのモータと、そのモータとテーブル本体との間に介装され、テーブル本体の軸線と平行な駆動側及び被動側の回転軸線を有する減速機構とを備えたことを特徴とする回転テーブル装置。
2. 前記減速機構が波動歯車装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の回転テーブル装置。
3. 前記減速機構が平歯車減速機構を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転テーブル装置。
4. 前記平歯車減速機構が、モータにより回転される駆動平歯車と、テーブル本体に固定された第１被動平歯車と、その第１被動平歯車に同一軸線上でクロスベアリングを介して相対回転可能に支持された第２被動平歯車とよりなることを特徴とした請求項３に記載の回転テーブル装置。
5. 両被動平歯車の歯を駆動平歯車の歯に対して反対方向から押圧噛み合いさせるように、両被動平歯車を反対方向に回転付勢して、バックラッシが存在しないようにするための付勢手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載の回転テーブル装置。

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