JP2005069871A - Turntable device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、テーブル上に搭載された物体を回転位置決めする旋回テーブル装置に関するものである。 The present invention relates to a turning table device that rotates and positions an object mounted on a table.
アクチュエータで垂直軸の回りに回動されるテーブルを、下側で支持部材に支持する旋回テーブル装置は、ロボット、半導体製造装置、精密機械、工作機械等の各種機械装置に適用され、テーブル上に搭載されたワーク等の物体の回転位置決めに使用されている。この種の旋回テーブル装置では、回動されるテーブルの支持部材への支持に転がり軸受が用いられ、特に、1つの軸受でラジアル荷重とアキシアル荷重を受けることができるクロスローラ軸受が多く用いられている(例えば、特許文献1参照。)。 A turning table device that supports a table rotated around a vertical axis by an actuator on a support member on the lower side is applied to various mechanical devices such as robots, semiconductor manufacturing devices, precision machines, machine tools, and the like. It is used for rotational positioning of objects such as mounted workpieces. In this type of swivel table device, a rolling bearing is used for supporting the rotating table to the support member, and in particular, a cross roller bearing that can receive a radial load and an axial load with one bearing is often used. (For example, refer to Patent Document 1).
上述した従来の旋回テーブル装置に用いられるクロスローラ軸受等の転がり軸受は、軌道輪と転動体間の潤滑をするために、グリース等の潤滑剤を必要とする。しかしながら、旋回テーブル装置が適用される機械装置によっては、グリース等の潤滑剤の僅かな飛散や、温度上昇によるその蒸気の発生を嫌う使用環境等のために、これらの潤滑剤を使用できない場合がある。 A rolling bearing such as a cross roller bearing used in the above-described conventional turning table device requires a lubricant such as grease in order to lubricate between the race and the rolling element. However, depending on the mechanical device to which the swivel table device is applied, it may not be possible to use these lubricants due to a slight scattering of lubricants such as grease or usage environments that dislike the generation of steam due to temperature rise. is there.
そこで、この発明の課題は、グリース等の潤滑剤を使用しないで、回動するテーブルを円滑に支持できる旋回テーブル装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a turning table device that can smoothly support a rotating table without using a lubricant such as grease.
上記の課題を解決するために、この発明は、アクチュエータで垂直軸の回りに回動されるテーブルを、下側で支持部材に支持する旋回テーブル装置において、前記テーブルの下側に軸部を設けて、この軸部のラジアル方向を少なくともすべり面が樹脂で形成されたすべり軸受で支持し、前記支持部材とテーブル下面との間で、少なくとも表面が樹脂で形成された複数のボールを前記軸部の周りに配列して、前記テーブルのアキシアル方向をこれらの複数のボールで支持する構成を採用した。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a rotary table device in which a table rotated around a vertical axis by an actuator is supported on a support member on a lower side, and a shaft portion is provided on the lower side of the table. The shaft portion is supported by a slide bearing having at least a sliding surface made of resin, and a plurality of balls having at least a surface made of resin are placed between the support member and the lower surface of the table. A configuration in which the axial direction of the table is supported by the plurality of balls is used.
すなわち、テーブルのラジアル方向を、その下側の軸部に摺接され、少なくともすべり面が樹脂で形成されたすべり軸受で支持するとともに、テーブルのアキシアル方向を、支持部材とテーブル下面との間で軸部の周りに配列した、少なくとも表面が樹脂で形成された複数のボールで支持することにより、グリース等の潤滑剤を使用しないで、回動するテーブルを円滑に支持できるようにした。 That is, the radial direction of the table is slidably contacted with the lower shaft portion and supported by a slide bearing having at least a sliding surface formed of resin, and the axial direction of the table is defined between the support member and the lower surface of the table. By supporting with a plurality of balls arranged at least on the surface and made of resin, the rotating table can be smoothly supported without using a lubricant such as grease.
前記支持部材を薄板のプレス成形品とし、この支持部材に、前記複数のボールを配列する環状溝をプレス成形で形成することにより、支持部材を安価に製造することができる。 The support member can be manufactured at low cost by forming the support member as a thin press-formed product and forming the annular groove in which the plurality of balls are arranged by press molding.
また、この発明は、アクチュエータで垂直軸の回りに回動されるテーブルを、下側で支持部材に支持する旋回テーブル装置において、前記テーブルの下側に軸部を設けて、この軸部のラジアル方向を少なくともすべり面が樹脂で形成されたすべり軸受で支持し、前記支持部材とテーブル下面との間で、少なくとも摺動面が樹脂で形成されたスラストワッシャを前記軸部の周りに嵌挿して、前記テーブルのアキシアル方向をこのスラストワッシャで支持する構成も採用した。 Further, the present invention provides a rotary table device in which a table rotated around a vertical axis by an actuator is supported on a support member on a lower side, and a shaft portion is provided on a lower side of the table, and the radial portion of the shaft portion is provided. The direction is supported by a sliding bearing having at least a sliding surface made of resin, and a thrust washer having at least a sliding surface made of resin is inserted around the shaft portion between the support member and the lower surface of the table. A configuration is also adopted in which the axial direction of the table is supported by the thrust washer.
すなわち、テーブルのラジアル方向を、その下側の軸部に摺接され、少なくともすべり面が樹脂で形成されたすべり軸受で支持するとともに、テーブルのアキシアル方向を、支持部材とテーブル下面との間で軸部の周りに嵌挿した、少なくとも摺動面が樹脂で形成されたスラストワッシャで支持することにより、グリース等の潤滑剤を使用しないで、回動するテーブルを円滑に支持できるようにした。 That is, the radial direction of the table is slidably contacted with the lower shaft portion and supported by a slide bearing having at least a sliding surface formed of resin, and the axial direction of the table is defined between the support member and the lower surface of the table. The rotating table is smoothly supported without using a lubricant such as grease by supporting it with a thrust washer fitted around the shaft portion and having at least a sliding surface made of resin.
前記支持部材を薄板のプレス成形品とし、この支持部材に、前記スラストワッシャを嵌めこむ環状溝をプレス成形で形成することにより、支持部材を安価に製造することができる。 The support member can be manufactured at low cost by forming the support member as a thin press-formed product and forming an annular groove into which the thrust washer is fitted by press forming.
前記すべり軸受のすべり面を形成する樹脂、および、前記ボールの表面または前記スラストワッシャの摺動面を形成する樹脂を耐熱樹脂とすることにより、温度上昇のある使用環境にも旋回テーブル装置を適用することができる。耐熱樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、PTFE等のフッ素樹脂等を用いることができる。 The resin that forms the sliding surface of the sliding bearing and the resin that forms the surface of the ball or the sliding surface of the thrust washer are heat-resistant resins, so that the swivel table device can be used even in environments where the temperature rises. can do. As the heat resistant resin, a fluorine resin such as polyimide resin, polyamide resin, liquid crystal polyester resin, polyether ketone resin, polyphenylene sulfide resin (PPS), PTFE, or the like can be used.
上記耐熱樹脂は、固体潤滑剤や補強材を適宜配合した樹脂組成物であることが望ましく、例えばPTFE、グラファイト、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を15〜40質量%、およびガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカ等の鉱物繊維等の補強材を3〜30質量%程度を配合した耐熱樹脂組成物であることが好ましい。固体潤滑剤は耐熱樹脂の摩擦係数を効果的に低くして、テーブルをスムーズに回動させる。また、補強材は荷重によるクリープ変形を防止する。 The heat-resistant resin is preferably a resin composition in which a solid lubricant and a reinforcing material are appropriately blended. For example, 15 to 40% by mass of a solid lubricant such as PTFE, graphite, and molybdenum disulfide, and glass fibers and carbon fibers. A heat-resistant resin composition containing about 3 to 30% by mass of a reinforcing material such as mineral fiber such as potassium titanate whisker is preferable. The solid lubricant effectively lowers the coefficient of friction of the heat-resistant resin and smoothly rotates the table. In addition, the reinforcing material prevents creep deformation due to load.
前記テーブルの軸部を、前記支持部材に抜け止めする手段を設けることにより、大きな振動等によるテーブルの抜け落ちを防止することができる。 By providing a means for preventing the shaft portion of the table from coming off from the support member, it is possible to prevent the table from falling off due to a large vibration or the like.
前記アクチュエータを水平方向に直線駆動するものとし、このアクチュエータの直線運動を、ラックとピニオンの噛み合いで、前記テーブルの回動運動に変換するものとすることにより、旋回テーブル装置を高さ寸法がコンパクトなものとすることができる。 The actuator is linearly driven in the horizontal direction, and the linear motion of the actuator is converted into the rotational motion of the table by the meshing of the rack and pinion. Can be.
前記ピニオンを、前記テーブルの軸部の外周に形成することにより、部品点数を減らすことができる。 By forming the pinion on the outer periphery of the shaft portion of the table, the number of parts can be reduced.
この発明の旋回テーブル装置は、回動するテーブルのラジアル方向を、その下側の軸部に摺接され、少なくともすべり面が樹脂で形成されたすべり軸受で支持するとともに、テーブルのアキシアル方向を、支持部材とテーブル下面との間で軸部の周りに配列した、少なくとも表面が樹脂で形成された複数のボール、または、支持部材とテーブル下面との間で軸部の周りに嵌挿した、少なくとも摺動面が樹脂で形成されたスラストワッシャで支持するようにしたので、グリース等の潤滑剤を使用しないで、回動するテーブルを円滑に支持できる。 The turning table device of the present invention supports the radial direction of the rotating table by a sliding bearing that is slidably contacted with the lower shaft portion and at least the sliding surface is formed of resin, and the axial direction of the table. A plurality of balls arranged around the shaft portion between the support member and the lower surface of the table, at least a surface of which is made of resin, or at least inserted around the shaft portion between the support member and the lower surface of the table, Since the sliding surface is supported by a thrust washer formed of resin, the rotating table can be smoothly supported without using a lubricant such as grease.
前記支持部材を薄板のプレス成形品とし、この支持部材に、複数のボールまたはスラストワッシャを配置する環状溝をプレス成形で形成することにより、支持部材を安価に製造することができる。 The support member can be manufactured at low cost by forming the support member as a thin press-molded product and forming an annular groove in which the plurality of balls or thrust washers are disposed by press molding.
前記すべり軸受のすべり面を形成する樹脂、および、ボールの表面またはスラストワッシャの摺動面を形成する樹脂を耐熱樹脂とすることにより、温度上昇のある使用環境にも旋回テーブル装置を適用することができる。 By using a heat-resistant resin as the resin for forming the sliding surface of the sliding bearing and the resin for forming the ball surface or the sliding surface of the thrust washer, the swivel table device can be applied even in an environment where the temperature rises. Can do.
前記テーブルの軸部を、支持部材に抜け止めする手段を設けることにより、大きな振動等によるテーブルの抜け落ちを防止することができる。 By providing the support member with means for preventing the shaft portion of the table from coming off, it is possible to prevent the table from falling off due to large vibrations or the like.
前記アクチュエータを水平方向に直線駆動するものとし、このアクチュエータの直線運動を、ラックとピニオンの噛み合いで、テーブルの回動運動に変換するものとすることにより、旋回テーブル装置を高さ寸法がコンパクトなものとすることができる。 The actuator is linearly driven in the horizontal direction, and the linear motion of the actuator is converted into the rotational motion of the table by the engagement of the rack and the pinion. Can be.
前記ピニオンを、テーブルの軸部の外周に形成することにより、部品点数を減らすことができる。 By forming the pinion on the outer periphery of the shaft portion of the table, the number of parts can be reduced.
以下、図1乃至図6に基づき、この発明の実施形態を説明する。図1および図2は、第1の実施形態を示す。この旋回テーブル装置は、図1に示すように、薄鋼鈑のプレス成形品であるテーブル1が、テーブル部1aの下側に形成された軸部1bの外周にピニオン2を歯切りされており、アクチュエータとしてのリニアソレノイド3で水平方向に直線駆動されるラック4とピニオン2の噛み合いで、同じく薄鋼鈑のプレス成形品である支持部材5に支持されたテーブル1が、両方向に回動されるようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. 1 and 2 show a first embodiment. As shown in FIG. 1, in this turning table device, a table 1 that is a press-formed product of a thin steel plate has a
前記支持部材5は、テーブル1の軸部1bが通される孔の周りに環状溝6が形成され、この環状溝6にアキシアル方向を支持する複数のボール7が配列されている。各ボール7は耐熱樹脂であるPPS(PTFE20質量%、グラファイト10質量%を含む)で形成され、環状溝6の底とテーブル部1aの下面には、ボール7の転走面8a、8bが凹状に形成されている。図2(a)に示すように、ボール7は総ボール状態で環状溝6内に配列されている。
In the
前記支持部材5の環状溝6の内周縦壁部の内周側には、テーブル1の軸部1bをラジアル方向に支持するリング状のすべり軸受9が圧入されている。このすべり軸受9は、鋼製リングの内周面に耐熱樹脂であるフッ素樹脂(PTFEに炭素繊維5質量%、無機化合物の粉末5質量%を含む)の被膜9aを形成してすべり面としたものである。
On the inner peripheral side of the inner peripheral vertical wall portion of the
また、前記テーブル1の軸部1bの外周には、支持部材5を環状溝6の底で上方へ押さえて抜け止めする環状の押さえ板10が圧入されている。なお、環状溝6の底面との間にすべりを生じる押さえ板10の上面には、PTFE等のフッ素樹脂の皮膜10aが形成されている。
An annular
図2(b)は、前記ボール7の配列方法の変形例を示す。この変形例では、複数のボール7がリテーナ11で間隔を開けて環状溝6内に配列されている。
FIG. 2B shows a modification of the method for arranging the
図3および図4は、第2の実施形態を示す。この旋回テーブル装置は基本的な構成は第1の実施形態のものと同じであり、図3に示すように、テーブル1のアキシアル方向の支持形態のみが異なる。この実施形態では、プレス成形で形成された支持部材5の環状溝6に、テーブル部1aの下面と摺接するスラストワッシャ12がはめ込まれている。このスラストワッシャ12は耐熱樹脂であるPPSで形成されており、図4(a)、(b)に示すように、下面側が台形状に形成され、上面は平坦に形成されて、全面でテーブル部1aの下面と摺接するようになっている。
3 and 4 show a second embodiment. This swivel table device has the same basic configuration as that of the first embodiment, and only the support form of the table 1 in the axial direction is different as shown in FIG. In this embodiment, a
前記支持部材5の環状溝6の内周縦壁部の内周側には、テーブル1の軸部1bをラジアル方向に支持するリング状のすべり軸受9が圧入されている。このすべり軸受9は、鋼製リングの内周面に耐熱樹脂であるフッ素樹脂の被膜9aを形成してすべり面としたものである。なお、このリング状のすべり軸受9は、スラストワッシャ12と一体化したものでもよい。
On the inner peripheral side of the inner peripheral vertical wall portion of the
図5および図6は、前記スラストワッシャ12の変形例である。図5(a)、(b)に示す変形例は、上面に120°の位相で、テーブル部1aの下面と摺接する凸段差12aを設け、テーブル1の摺動抵抗を低減する工夫をしたものである。図6(a)、(b)に示す変形例は、さらに、各凸段差12aの摺接面に、テーブル1との摺動で生じる摩耗粉を入れ込む溝12bを設け、摩耗粉の他部への分散を防止する工夫をしたものである。
5 and 6 are modifications of the
上述した実施形態では、ボールやスラストワッシャの全体を樹脂で形成したが、ボールの表面やスラストワッシャの摺動面のみを樹脂で形成してもよい。逆に、すべり軸受については全体を樹脂で形成してもよい。これらのすべり軸受、ボールおよびスラストワッシャ用の樹脂としては、PTFE等のフッ素樹脂やPPSのほかに、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリエーテルケトン樹脂等を用いることもできる。 In the embodiment described above, the entire ball and thrust washer are formed of resin, but only the surface of the ball and the sliding surface of the thrust washer may be formed of resin. Conversely, the entire sliding bearing may be formed of resin. As the resin for these plain bearings, balls and thrust washers, polyimide resin, polyamide resin, liquid crystal polyester resin, polyether ketone resin, etc. can be used in addition to fluorine resin such as PTFE and PPS.
また、テーブルと支持部材は、実施形態のような薄板のプレス成形品に限定されることはなく、切削加工や鍛造等で形成したものとしてもよい。さらに、テーブルを回動させるアクチュエータも、実施形態のリニアソレノイドに限定されることはなく、他の直動アクチュエータや、サーボモータ、ステッピングモータ等の回転アクチュエータを用いることもできる。 Further, the table and the support member are not limited to the thin plate press-formed product as in the embodiment, and may be formed by cutting or forging. Furthermore, the actuator for rotating the table is not limited to the linear solenoid of the embodiment, and other linear actuators, and rotary actuators such as servo motors and stepping motors can be used.
1 テーブル
1a テーブル部
1b 軸部
2 ピニオン
3 リニアソレノイド
4 ラック
5 支持部材
6 環状溝
7 ボール
8a、8b 転走面
9 すべり軸受
10 押さえ板
9a、10a 皮膜
11 リテーナ
12 スラストワッシャ
12a 凸段差
12b 溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Table
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