JP2008213098A - 割り出しテーブル - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達手段にバックラッシが殆ど無く、同時に、省スペース、低コストのビルトインタイプの割り出しテーブルを提供すること。
【解決手段】工作機械のワーク取り付け用の回転テーブル４１と、回転テーブル４１に固設された回転テーブル軸４２と、駆動源である駆動モータ機構１０と、駆動モータ機構１０のモータ出力軸１４を太陽ローラ２１とし、減速機構ハウジング３４に固定されたリング２２と、太陽ローラ２１との間に予圧されて等分角に配置された複数の遊星ローラ２５と、遊星ローラ２５を回転自在に軸支する複数の遊星ローラ軸２３を固定して支え回転テーブル軸４２と同一軸芯に固設された遊星ローラハーネス２４とからなる遊星ローラ減速機構２０とを備えた割り出しテ−ブル。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の割り出しテーブルに関し、特に、歯車切削、研削時に好適なワークの角度位置割り出しテーブルの構造に関する。

従来の歯車研削装置は、ワークである被加工歯車は上下方向に移動可能な回転割り出しテーブルにコレットチャックで取り付けられ、回転割り出しテーブルはサーボモータから歯車減速手段を介して回転駆動され、割り出しテーブルの回転速度、回転角度位置は、割り出しテーブルと同心に取り付けられたエンコーダにより検出され、その検出値は制御装置に送られて歯車研削の回転速度、回転角度位置の設定値に合うようにフィードバック制御されるようになっていた。

しかし、このような歯車減速手段を備えた回転割り出しテーブルは、幾つかの歯車を経て動力が伝えられるため、歯車間のバックラッシュによりテーブル回転に角度位置誤差が生じ、被研削歯車の精度が悪くなる。
このような不具合を解消するために、提案された特許文献１に示す従来の割り出し盤の駆動手段は、歯車減速手段の代わりに、複数段のバックラッシュの無い遊星ローラ減速機構を用いて、所定の減速比を得ようとするものである。

また、特許文献２に示す従来例の割り出しテーブルは、割り出しテーブルを支えるハウジング内に駆動モータを収容し、このモータの出力軸とワークを取り付けるテーブルを直結してバックラッシュの無しの構成としたものである。

特開２００３−１５９６３４号公報（図１） 特開２００３−２５１４７号公報（図３）

特許文献１に記載の従来例は、動力伝達手段にバックラッシュが殆ど無くなるという利点はあるが、モータと遊星ローラ減速機構との間に軸継ぎ手が介在しているため、モータ出力軸、軸継ぎ手、遊星ローラ減速機構と結合部が多く、動力伝達部が長くなるので、全体としての剛性が低下し、回転精度に悪影響を生じる虞がある。

また、特許文献２に記載の従来例は、上記と同様に動力伝達手段にバックラッシュは無く、剛性も問題ないが、テーブル直結のモータは低速で大きい回転トルクを必要とするため、大型にならざるを得なく、ハウジングや周辺の機能部品も大型となり、高コストになるという問題がある。

本発明は、動力伝達手段にバックラッシが殆ど無く、同時に、省スペース、低コストのビルトインタイプの割り出しテーブルを提供することを目的とする。

上記の問題点に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。

（１）第１の手段の割り出しテーブルは、工作機械のワーク取り付け用の回転テーブルと、
該回転テーブルに固設された回転テーブル軸と、
駆動源である駆動モータ機構と、
該駆動モータ機構のモータ出力軸を太陽ローラとし、減速機構ハウジングに固定されたリングと、前記太陽ローラとの間に予圧されて等分角に配置された複数の遊星ローラと、該遊星ローラを回転自在に軸支する複数の遊星ローラ軸を固定して支え前記回転テーブル軸と同一軸芯に固設された遊星ローラハーネスとからなる遊星ローラ減速機構とを備えたことを特徴とする。

（２）第２の手段の割り出しテーブルは、上記第１の手段の割り出しテーブルにおいて、
前記駆動モータ機構のモータをサーボモータとし、
前記回転テーブルの回転角度を検出可能なエンコーダを設置して前記回転テーブルの回転速度と角度位置の検出値を制御回路にフィードバックし、
前記回転テーブルの回転速度と角度位置が設定値となるように制御することが可能なことを特徴とする。

（３）第３の手段の割り出しテーブルは、上記第１の手段又は第２の手段の割り出しテーブルにおいて、
前記遊星ローラと前記遊星ローラ軸の間に介在する軸受は、軸方向に予圧を与えるアンギュラコンタクトベアリングであることを特徴とする。

（４）第４の手段の割り出しテーブルは、上記第１〜第３のいずれか手段の割り出しテーブルにおいて、
前記回転テーブル軸、前記駆動モータ機構、前記遊星ローラハーネスの軸中心に明けられた回転軸中心孔と、
前記回転軸中心孔内に配設されると共に前記回転テーブルに内蔵された流体圧アクチュエータに接続された流体圧配管とを備えたことを特徴とする。

（５）第５の手段の割り出しテーブルは、上記第４の手段の割り出しテーブルにおいて、
前記流体圧配管の前記駆動モータ機構側外部に作動流体用のロータリージョイントを接続したことを特徴とする。

請求項１及び請求項２に係る発明は上記第１及び第２の手段の割り出しテーブルであり、駆動モータ機構のモータ出力軸を太陽ローラとし、遊星ローラハーネスとワークを取り付ける回転テーブルの回転テーブル軸とを直接結合しているので、装置全体が小型に纏まり、低コストであり、また、機能部品とその結合部にバックラッシュが無く割り出しテーブルの回転角度を精密に検出して設定値にフィードバック制御をするので、テーブルの回転角度位置精度が良くなる効果がある。

請求項３に係る発明は上記第３の手段の割り出しテーブルであり、遊星ローラと遊星ローラ軸と軸受との係合が強固となり回転駆動精度がより向上する効果がある。
また、請求項４及び請求項５に係る発明は上記第４及び第５の手段の割り出しテーブルであり、ワークの取り付け、取り外し用のクランプを作動することができる流体圧アクチュエータへの配管を割り出しテーブルの軸中心の回転軸中心孔を通し、回転テーブルから離れた位置に引き出しているので、ロータリージョイントが小型で済み、配管組み付けが容易で、コストを下げる効果がある。

本発明の実施の形態に係る割り出しテーブルの構成を、図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る割り出しテーブルの側面断面図、図２は図１の割り出しテーブル内の遊星ローラの詳細構造を示す断面図である。

図１に図示のように、割り出しテーブル１は、工作機械のワーク２をワーク取り付け面４１ａを有する回転テーブル４１、回転テーブル４１に固設された回転テーブル軸４２等からなる回転テーブル機構４０、回転テーブル機構４０の下部に設けられた遊星ローラ減速機構２０、遊星ローラ減速機構２０の下部に設けられた駆動源である駆動モータ機構１０、エンコーダ及びクランプ機構作動油系統等により構成されている。
そして、回転テーブル機構４０、遊星ローラ減速機構２０及び駆動モータ機構１０は、同一軸心で一体となっている。

（回転テーブル機構）
回転テーブル機構４０は、回転テーブル４１、回転テーブル軸４２、テーブル軸ハウジング４３等から構成されている。
回転テーブル４１は、テーブル裏面４１ｂにおいて回転テーブル軸４２の回転テーブル軸上面４２ｃに当接して取り付けられている。
テーブル軸ハウジング４３と後述する減速機構ハウジング３４は、同心に一体に組み合わされ、このテーブル軸ハウジング４３及び減速機構ハウジング３４には、各々ベアリング４４、４５が内装され、両ベアリング４４、４５によって回転テーブル軸４２が回転可能に、軸方向を拘束して支えられている。
割り出しテーブル１は、テーブル軸ハウジング４３において外部部材３に取り付けられている。
なお、回転テーブル軸４２の軸中心には、後述する油圧配管５３を通す回転軸中心孔４２ａが軸方向に明けられている。

（遊星ローラ減速機構）
遊星ローラ減速機構２０は、減速機構ハウジング３４、後述する駆動モータ機構１０のサーボモータ１１のモータ出力軸１４である太陽ローラ２１、減速機構ハウジング３４に固定されたリング２２、同リング２２と太陽ローラ２１との間に等分角に配置された複数の遊星ローラ２５、複数本の遊星ローラ軸２３により遊星ローラ２５を軸支する遊星ローラハーネス２４（キャリア）等から構成されている。

遊星ローラー減速機構ハウジング３４の内側円筒部には、リング２２が収納されている。
また、遊星ローラー減速機構ハウジング３４の下部には中間ハウジング蓋１９が一体に取り付けられている。
更に、中間ハウジング蓋１９の下部は、駆動モータ機構１０側のベアリング１８を支持している。
リング２２は、外周のリング側面２２ｂから押されたとき、リング内径部２２ａの内面の直径が小さくなる弾性リングの形状を有している。

遊星ローラハーネス２４は、ハーネス上面２４ａにおいて回転テーブル軸４２の回転テーブル軸下面４２ｂに当接して取り付けられている。
なお、遊星ローラハーネス２４の軸中心には、後述する油圧配管５３を通すための回転軸中心孔２４ｃが軸方向に明けられている。
遊星ローラハーネス２４に等分角に配置された複数のハーネス中空孔２４ｂには、それぞれ遊星ローラ軸２３が固設されている。
各遊星ローラ軸２３の遊星ローラ軸先端部２３ａには、図２に図示のように、それぞれ遊星ローラ２５がアンギュラコンタクトベアリング（以下、単にベアリングと称する）２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄを介して設けられている。

遊星ローラ２５と遊星ローラ軸先端部２３ａの間に介在する軸受は、ボールに予圧が与えられたベアリング２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄである。
遊星ローラ軸２３の軸方向に設けられた４個のベアリング２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄは、複数段のワッシャー２７〜３１と、遊星ローラ軸先端部２３ａの軸端のねじに螺合する星型ナット３３、及び星型ワッシャー３２による軸方向の力で予圧が与えられようになっている。

即ち、最上部のワッシャー２７に加わる力はベアリング２６Ａのインナーレースの側面を押し、その力はボールを介してベアリング２６Ａのアウターレースに伝えられ、ベアリング２６Ａのアウターレースからワッシャー２８を経てベアリング２６Ｂのアウターレースに伝えられる。
ベアリング２６Ｂのアウターレースに加えられた力は、ボールを介してベアリング２６Ｂのインナーレースへ伝わり、ワッシャー２９を経て、ベアリング２６Ｃのインナーレースへ伝えられる。

ベアリング２６Ｃのインナーレースへ伝えられた力は、ボールを介してベアリング２６Ｃのアウターレースへ伝わり、ワッシャー２８を経て、ベアリング２６Ｄのアウターレースへ伝えられる。
ベアリング２６Ｄのアウターレースへ伝えられた力は、ボールを介してベアリング２６Ｄのインナーレース、遊星ローラ軸先端部２３ａの最下部のワッシャー３１へ伝えられる。
なお、ベアリング２６Ｄのアウターレースの下部には、脱落防止用のワッシャー３０が取り付けられている。

遊星ローラ軸先端部２３ａの先端のねじには星型ナット３３が螺合しており、アンギュラコンタクトベアリング２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄを経てきた力は、ワッシャー３１及び星型ワッシャー３２を介して星型ナット３３により支えられるようになっている。

そして、組立時において、星型ナット３３の回転角度を調整して予圧力を加減する。
星型ナット３３の回転角度が決まったら、遊星ローラ軸先端部２３ａに対して回転方向を拘束されている星型ワッシャー３２の星型突起部の１つを折り曲げることにより、星型ナット３３の回転方向が拘束される。

（駆動モータ機構）
駆動モータ機構１０は、図１に図示のように、モータハウジング１５、モータハウジングカバー１６、中間ハウジング蓋１９、ローター１２及びステータ１３からなるサーボモータ１１（又はインバータにより回転制御されるインダクションモータかシンクロナスモータでもよい）等により構成されている。
即ち、モータハウジング１５の内側には、サーボモータ１１のステータ１３が固着されている。
また、モータハウジングカバー１６と中間ハウジング蓋１９には、各々ベアリング１７、１８が内装され、両ベアリング１７、１８によってローター１２と一体のモータ出力軸１４が回転可能に軸方向を拘束して支えられる。
なお、モータ出力軸１４の軸中心には、後述する油圧配管５３を通すための回転軸中心孔１４ａが軸方向に明けられている。

（エンコーダ）
回転テーブル軸４２の外周の周囲には、回転角度を検出するためのエンコーダドラム５７が固設されている。
一方、テーブル軸ハウジング４３の内壁には、回転テーブル４１、即ち、回転テーブル軸４２の回転角度を精密に検出するために、エンコーダドラム５７と対峙する位置にエンコーダヘッド５８が固設されている。
そして、エンコーダヘッド５８にて検出された回転テーブル４１の回転速度と角度位置の検出値は、図示しない制御回路にフィードバックされ、回転テーブル４１の回転速度と角度位置が設定値となるように制御される。

（クランプ機構作動流体系統）
次に、クランプ機構作動流体系統につき説明する。
回転テーブル軸４２の中央上部に孔が明けられてシリンダ５０が形成されており、このシリンダ５０と回転テーブル４１の下部とでシリンダ室が形成されている。
このシリンダ５０内に、軸方向に移動可能なピストン５１が設置されている。
ピストン５１には上部のピストンロッド５２ａ、下部のピストンロッド５２ｂが備えられ、上部のピストンロッド５２ａはワーク２を保持する図示しないクランプ機構に結合され、ピストン５１及び下部のピストンロッド５２ｂの内部には、ピストン５１の上部の油室及び下部の油室に通じる２本の流体通路が穿設されている。

回転テーブル軸４２、遊星ローラハーネス２４、モータ出力軸１４の軸中心には、上記のごとく各々回転軸中心孔４２ａ、２４ｃ、１４ａが明けられている。
これらの回転軸中心孔４２ａ、２４ｃ、１４ａの内径は同じとなっており、回転軸中心孔４２ａ、２４ｃ、１４ａにより、２本の油圧配管５３を通すために１本の軸方向の軸中心貫通孔が形成されている。
２本の油圧配管５３の上端は、ピストン５１の下部のピストンロッド５２ｂの２本の流体通路に連通すべく、下部のピストンロッド５２ｂの下面に各々螺合、圧入、ハンダ付け、接着等で固着されている。

油圧配管５３の下部は、駆動モータ機構１０のモータハウジングカバー１６を突き抜けて外部に突き出ている。
そして、突き出した油圧配管５３の下端には、ロータリージョイント５４が接続されている。
ロータリージョイント５４は、油圧配管５３と共にピストン５１の上下作動に連れて移動するため、側面に突起５４ａを設け、モータハウジングカバー１６に固設したストッパーピン５５に係合させてロータリージョイント５４が回ることを防いでいる。

ロータリージョイント５４に繋がれた配管５６Ａ、５６Ｂは図示しないフレキシブル配管を経由して図示しない切換弁に結合し、切換弁において作動圧油側と排出タンク側へ切換えるようにしている。
作動圧油によりピストン５１が作動（上下動）することによりワーク２の取り付け、取り外し用のクランプ機構を作動することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。

例えば、シリンダ５０、ピストン５１、上部のピストンロッド５２ａ及び下部のピストンロッド５２ｂ等からなる液圧アクチュエータは、空圧等の流体圧アクチュエータとすることができる。
また、油圧配管５３（或いは流体圧配管）は、上記の２個の通し孔を有する配管に限定されるものではなく、２重管としても良い。
この場合、ピストン５１の上部の油室（或いは流体圧室）及び下部の油室（或いは流体圧室）に通じる２本の流体通路は、途中から２重流体通路（或いは２重流体通路）となる。

本発明の実施の形態に係る割り出しテーブルの側面断面図である。 図１の割り出しテーブル内の遊星ローラの詳細構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 割り出しテーブル
２ ワーク
３ 外部部材
１０ 駆動モータ機構
１１ サーボモータ
１２ ローター
１３ ステータ
１４ モータ出力軸
１４ａ 回転軸中心孔
１５ モータハウジング
１６ モータハウジングカバー
１７、１８ ベアリング
１９ 中間ハウジング蓋
２０ 遊星ローラ減速機構
２１ 太陽ローラ
２２ リング
２２ａ リング内径部
２２ｂ リング側面
２３ 遊星ローラ軸
２３ａ 遊星ローラ軸先端部
２４ 遊星ローラハーネス
２４ａ ハーネス上面
２４ｂ ハーネス中空孔
２４ｃ 回転軸中心孔
２５ 遊星ローラ
２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ アンギュラコンタクトベアリング
２７〜３１ ワッシャー
３２ 星型ワッシャー
３３ 星型ナット
３４ 減速機構ハウジング
４０ 回転テーブル機構
４１ 回転テーブル
４１ａ ワーク取り付け面
４１ｂ テーブル裏面
４２ 回転テーブル軸
４２ａ 回転軸中心孔
４２ｂ 回転テーブル軸下面
４２ｃ 回転テーブル軸上面
４３ テーブル軸ハウジング
４４、４５ ベアリング
５０ シリンダ
５１ ピストン
５２ａ、５２ｂ ピストンロッド
５３ 油圧配管
５４ ロータリージョイント
５４ａ 突起
５５ ストッパーピン
５６Ａ、５６Ｂ 配管
５７ エンコーダドラム
５８ エンコーダヘッド

Claims (5)

1. 工作機械のワーク取り付け用の回転テーブルと、
   該回転テーブルに固設された回転テーブル軸と、
   駆動源である駆動モータ機構と、
   該駆動モータ機構のモータ出力軸を太陽ローラとし、減速機構ハウジングに固定されたリングと、前記太陽ローラとの間に予圧されて等分角に配置された複数の遊星ローラと、該遊星ローラを回転自在に軸支する複数の遊星ローラ軸を固定して支え前記回転テーブル軸と同一軸芯に固設された遊星ローラハーネスとからなる遊星ローラ減速機構とを備えたことを特徴とする割り出しテーブル。
2. 請求項１に記載する割り出しテーブルにおいて、
   前記駆動モータ機構のモータをサーボモータとし、
   前記回転テーブルの回転角度を検出可能なエンコーダを設置して前記回転テーブルの回転速度と角度位置の検出値を制御回路にフィードバックし、
   前記回転テーブルの回転速度と角度位置が設定値となるように制御することが可能なことを特徴とする割り出しテーブル。
3. 請求項１又は請求項２に記載する割り出しテーブルにおいて、
   前記遊星ローラと前記遊星ローラ軸の間に介在する軸受は、軸方向に予圧を与えるアンギュラコンタクトベアリングであることを特徴とする割り出しテーブル。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載する割り出しテーブルにおいて、
   前記回転テーブル軸、前記駆動モータ機構、前記遊星ローラハーネスの軸中心に明けられた回転軸中心孔と、
   前記回転軸中心孔内に配設されると共に前記回転テーブルに内蔵された流体圧アクチュエータに接続された流体圧配管とを備えたことを特徴とする割り出しテーブル。
5. 請求項４に記載に記載する割り出しテーブルにおいて、
   前記流体圧配管の前記駆動モータ機構側外部に作動流体用のロータリージョイントを接続したことを特徴とする割り出しテーブル。

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