JP2009101458A

JP2009101458A - 旋回装置

Info

Publication number: JP2009101458A
Application number: JP2007275019A
Authority: JP
Inventors: Masashi Yoritsune; 昌史頼経
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2009-05-14

Abstract

【課題】同じ歯数の係合歯を有するカップリング部材を複数列配置することにより、旋回台をカップリング手段の最小角度単位の間に位置決めできるようにした旋回装置を提供する。
【解決手段】旋回台２３側に設けられた回転側カップリング部材６１と、支持台２１側に設けられ回転側カップリング部材と同じ歯数の係合歯を有する第１固定側カップリング部材６３と、支持台側に回転側カップリング部材を挟んで設けられ回転側カップリング部材と同じ歯数の係合歯を有しかつ第１固定側カップリング部材と異なる位相角に配置された第２固定側カップリング部材６４と、第１および第２固定側カップリング部材の何れか一方と回転側カップリング部材とを連結する連結手段６５、６６とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、支持台に旋回可能に支持された旋回台をカップリング手段を用いて所定の角度位置に位置決めする旋回装置に関するものである。

複数の砥石を支持した砥石軸を有する旋回台（砥石台）を支持台（旋回基台）上に旋回可能に設け、旋回台を旋回装置によって所定の角度位置に旋回させ、複数の砥石によって工作物に各種研削加工を行えるようにした工程集約型の研削盤として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。

特許文献１に記載された研削盤は、旋回台を旋回位置決めするために、ハースカップリングを用いている。このような旋回台の旋回位置決めにハースカップリングを用いた研削盤においては、ハースカップリングによって旋回台を所定の角度位置に正確に位置決めできるとともに、旋回台を任意の角度位置で固定するブレーキ装置等を必要としないため、旋回装置の構成を簡素化できる特徴がある
特開２０００−１０８０２６号公報

しかしながら、ハースカップリング等のカップリング手段によって旋回台を所定の角度位置に位置決めするものにおいては、カップリング手段の歯数には限界があるため、旋回台を位置決めできる角度位置に制約を生ずることになる。例えば、カップリングの歯数を円周上７２としたカップリング手段においては、旋回台の最小角度単位が５°となり、このために、工作物のテーパ部が、例えば、６°や７°等の場合には、旋回台をどのように旋回しても、平型砥石を用いて工作物のテーパ部をプランジ研削によって研削加工することができない問題があった。

本発明は、上記した従来の問題点を解消するためになされたもので、同じ歯数の係合歯を有するカップリング部材を複数列配置することにより、旋回台をカップリング手段の最小角度単位の間に位置決めできるようにした旋回装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、支持台と、該支持台に旋回可能に支持された旋回台と、該旋回台を所定の角度位置に位置決めするカップリング手段とを備えた旋回装置において、前記カップリング手段は、前記旋回台側に設けられ円周上に所定の歯数の係合歯を有するリング状の回転側カップリング部材と、前記支持台側に前記回転側カップリング部材と同心的に設けられ前記回転側カップリング部材と同じ歯数の係合歯を有するリング状の第１固定側カップリング部材と、前記支持台側に前記回転側カップリング部材を挟んで前記第１固定側カップリング部材と同心的に設けられ前記回転側カップリング部材と同じ歯数の係合歯を有しかつ前記第１固定側カップリング部材と異なる位相角に配置されたリング状の第２固定側カップリング部材と、前記第１および第２固定側カップリング部材の何れか一方と前記回転側カップリング部材とを連結する連結手段とを備えていることである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記連結手段は、前記第１および第２固定側カップリング部材の何れか一方と前記回転側カップリング部材とを連結する連結カップリング部材と、該連結カップリング部材を移動させる移動機構とによって構成され、該移動機構によって前記連結カップリング部材を前記第１および第２固定側カップリング部材の何れか一方に連結させることである。

請求項３に係る発明の特徴は、請求項２において、前記連結カップリング部材は、前記第１固定側カップリング部材と前記回転側カップリング部材の各係合歯に跨って離脱可能に係合する係合歯を備えたリング状の第１連結カップリング部材と、前記第２固定側カップリング部材と前記回転側カップリング部材の各係合歯に跨って離脱可能に係合する係合歯を備えたリング状の第２連結カップリングとからなり、これら第１および第２連結カップリングの何れか一方を前記移動機構に移動させて、前記固定側カップリング部材および前記回転側カップリング部材に係合させるようにしたことである。

請求項１に係る発明によれば、位相角の異なる第１および第２固定側カップリング部材と回転側カップリング部材とを連結手段によって連結することにより、旋回台を、回転側カップリング部材の歯数によって決定される最小角度単位よりも小さな角度位置に位置決めすることができる。

請求項２に係る発明によれば、移動機構によって、連結カップリング部材を第１および第２固定側カップリング部材の何れか一方に連結させることにより、旋回台を、第１および第２固定側カップリング部材の各係合歯によってそれぞれ定められる角度位置に位置決めすることができる。

請求項３に係る発明によれば、各連結カップリングの係合歯を、固定側カップリング部材と回転側カップリング部材の各係合歯に跨って係合させることにより、旋回台を、第１および第２固定側カップリング部材の各係合歯によってそれぞれ定められる角度位置に正確に位置決めすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、旋回装置２０を備えた研削盤１０の全体を示すもので、当該研削盤１０のベッド１１上には、工作物テーブル１２が水平なＺ軸方向に移動可能に案内支持され、Ｚ軸サーボモータ３７によりＺ軸方向に移動されるようになっている。工作物テーブル１２上には主軸台１３と心押台１４とが対向して配置され、主軸台１３および心押台１４には工作物Ｗの両端を支持するセンタ１５、１６が設けられている。両センタ１５、１６にて支持された工作物Ｗは、主軸台１３に設置された主軸駆動モータ１７により図略の駆動金具を介して工作物テーブル１２の移動方向（Ｚ軸方向）と平行な軸線の回りに回転駆動されるようになっている。

また、ベッド１１上には、砥石テーブル１８が工作物テーブル１２の移動方向と直交する水平なＸ軸方向に移動可能に案内支持され、Ｘ軸サーボモータ３８によりＸ軸方向に進退移動されるようになっている。砥石テーブル１８上には、旋回装置２０が設置されている。

旋回装置２０は、図２に示すように、砥石テーブル１８上に固定された支持台２１と、この支持台２１に旋回軸２２を中心にしてＢ軸（図１参照）の回りに水平面内で旋回可能に支持された旋回台２３を有している。旋回台２３には、複数（２つ）の砥石軸２５，２６が互いに平行な水平軸線の回りに回転可能に支持され、これら砥石軸２５、２６に円筒砥石２７、２８が取付けられている。円筒砥石２７、２８は、砥石軸２５、２６に平行な研削面２７ａ、２８ａを有している。

旋回装置２０の旋回台２３は、平面から見て矩形状を呈している。旋回台２３の４つの側面のうち、対向する２つの側面３１、３２には、第１および第２砥石保持手段３３、３４がそれぞれ設けられている。各砥石保持手段３３、３４は基本的に同じ構成であるので、以下、一方の側面３１に設けられた第１砥石保持手段３３の構成について説明する。

旋回台２３の側面３１には、図１に示すように、一対の軸受部３５、３６が水平方向に所定の間隔を有して設置され、これら軸受部３５、３６によって砥石軸２５が水平な軸線の回りに回転可能に両持ち支持されている。砥石軸２５は、旋回台２３が旋回軸２２を中心にして旋回された際に、工作物Ｗの回転軸線と平行となる角度位置で位置決めされるようになっている。

なお、円筒砥石２７は、その研削面２７ａの幅方向の中心より研削面２７ａと直交する直線上に旋回台２３の旋回中心（旋回軸２２の中心）が一致する位置に保持されており、これにより、円筒砥石２７による工作物Ｗの研削加工時に発生する研削抵抗によって、旋回台２３に旋回軸２２回りの旋回モーメントを発生させないようにしている。

旋回台２３の他方の側面３２に設けられる第２砥石保持手段３４も上記した第１保持手段３３と同様に構成されている。第２砥石保持手段３４に保持された砥石軸２６は、旋回台２３上に設置された砥石駆動モータ４７により、ベルト伝動装置４８を介して回転されるようになっている。

旋回装置２０の支持台２１には、図２に示すように、大径の円筒部２１ａが、第１および第２保持手段３３、３４の各砥石軸２５、２６の回転中心を結ぶ高さ位置に対応して形成され、この大径円筒部２１ａの中心部に大径円筒部２１ａと同心的に旋回軸２２が鉛直軸線方向に立設されている。

一方、旋回台２３には、支持台２１に形成した大径円筒部２１ａを収容する大径穴２３ａが、大径円筒部２１ａと同心的に形成されている。また、旋回台２３には、中間円筒部２３ｂが大径円筒部２１ａと同心的に形成され、中間円筒部２３ｂは、大径円筒部２１ａと旋回軸２２との間に配置されている。旋回台２３は、支持台２１にベアリング５１を介して旋回軸２２を中心にして水平面内で旋回可能に支持されている。

支持台２１の大径円筒部２１ａの外周には、ダイレクトドライブモータ５２のステータ５３が固着され、このステータ５３の外周に対向してロータ５４が旋回台２３の大径穴２３ａの内周に固定されている。ロータ５４の内周には、平板状の永久磁石が複数接着され、これら永久磁石に対向してステータ５３の外周には複数のコイルが巻回され、コイルへの通電によって発生する磁束を永久磁石に作用させることにより、ロータ５４が回転される。このように、旋回台２３はダイレクトドライブモータ５２によって旋回駆動される。

次に、旋回装置２０を所定の旋回角度位置に位置決めするカップリング手段６０について説明する。図２において、旋回台２３に形成された中間円筒部２３ｂには、リング状の回転側カップリング部材６１が旋回軸２２と同心上に一体的に設けられている。回転側カップリング部材６１には、例えば、歯数が７２の係合歯６１ａが円周上等角度間隔に形成され、係合歯６１ａは下向きに配置されている。

一方、支持台２１の大径円筒部２１ａには、回転側カップリング部材６１の外周側に対応して、リング状の第１固定側カップリング部材６３が回転側カップリング部材６１と同心上に一体的に設けられ、旋回軸２２には、回転側カップリング部材６１を挟んで第１固定側カップリング部材６３と同心的にリング状の第２固定側カップリング部材６４が一体的に設けられている。第１および第２の固定側カップリング部材６３、６４には、回転側カップリング部材６１の係合歯６１ａと同数の下向きの係合歯６３ａ、６４ａが円周上等角度間隔にそれぞれ形成され、これら第１および第２の固定側カップリング部材６３、６４は、所定角度位相をずらして配置されている。第１および第２の固定側カップリング部材６３、６４の各係合歯６３ａ、６４ａは、回転側カップリング部材６１の係合歯６１ａと同一の平面上に配置されている。

第１固定側カップリング部材６３の下方には、第１連結手段６５が配置され、第２固定側カップリング部材６４の下方には、第２連結手段６６が配置されている。

第１連結手段６５は、回転側カップリング部材６１と同心的に配置されたリング状の第１連結カップリング部材６７と、この第１連結カップリング部材６７を上下方向に移動させる第１移動機構６８から構成されている。第１連結カップリング部材６７は、第１固定側カップリング部材６３の係合歯６３ａと同数の上向きの係合歯６７ａを同一の角度位相状態に配設しており、この係合歯６７ａは第１固定側カップリング部材６３の係合歯６３ａと回転側カップリング部材６１の係合歯６１ａに跨って離脱可能に係合する半径方向幅を有している。

第１移動機構６８は、第１連結カップリング部材６７を、第１固定側カップリング部材６３と回転側カップリング部材６１とに同時に係合させる上昇位置と、第１固定側カップリング部材６３および回転側カップリング部材６１との係合を離脱させる下降位置との間で移動させるもので、例えば、ピストン６９を上下方向に摺動可能に嵌装した油圧シリンダ７０によって構成されている。

第２連結手段６６は、回転側カップリング部材６１と同心的に配置されたリング状の第２連結カップリング部材７１と、この第２連結カップリング部材７１を上下方向に移動させる第２移動機構７２から構成されている。第２連結カップリング部材７１は、第２固定側カップリング部材６４の係合歯６４ａと同数の上向きの係合歯７１ａを同一の角度位相状態に配置しており、この係合歯７１ａは第２固定側カップリング部材６４の係合歯６４ａと回転側カップリング部材６１の係合歯６１ａに跨って離脱可能に係合する半径方向幅を有している。

第２移動機構７２は、第２連結カップリング部材７１を、第２固定側カップリング部材６４と回転側カップリング部材６１とに同時に係合させる上昇位置と、第２固定側カップリング部材６４および回転側カップリング部材６１との係合を離脱させる下降位置との間で移動させるもので、例えば、ピストン７３を上下方向に摺動可能に嵌装した油圧シリンダ７４によって構成されている。

このように、本実施の形態におけるカップリング手段６０は、回転側カップリング部材６１を共通にして、同じ歯数の係合歯を有するカップリング部材６３、６７および６４，７１を、旋回軸２２の半径方向に複数列配置している。

第１および第２移動機構６８、７２の油圧シリンダ７０、７４は、コントローラ７５からの指令に基づいて制御される選択作動手段７６に接続され、この選択作動手段７６によって第１および第２移動機構６８、７２の油圧シリンダ７０、７４が選択的に作動されるようになっている。

なお、工作物テーブル１２に設置された主軸台１３には、図１に示すように、円筒砥石２７、２８をツルーイングするためのツルーイング工具５７を備えたツルーイング装置５８が配設されている。ツルーイング装置５８は、砥石軸２５、２６をＺ軸と平行に位置決めした状態で、砥石テーブル１８のＸ軸方向の切込み前進と、工作物テーブル１２のＺ軸方向のトラバースによって、円筒砥石２７、２８の各研削面２７ａ、２８ａをツルーイングするようになっている。

次に、上記のように構成された実施の形態における動作を説明する。通常は、第１移動機構６８によって第１連結カップリング部材６７が上昇され、第１連結カップリング部材６７の係合歯６７ａが、第１連結カップリング部材６７および回転側カップリング部材６１の各係合歯６７ａ、６１ａに同時に係合され、砥石テーブル１８上の旋回台２３は、図１に示すように、一方の円筒砥石２７が工作物Ｗに対応する角度位置に位置決め固定されている。また、工作物テーブル１２は、工作物Ｗの加工部Ｗａが円筒砥石２７に対応するＺ軸方向位置に位置決めされている。

この状態で、研削加工サイクルの開始が指令され、この指令に基づいて、砥石軸２５が砥石駆動モータ４２によって回転駆動されるとともに、主軸台１３と心押台１４のセンタ１５、１６にて両端を支持された工作物Ｗが主軸駆動モータ１７によって回転駆動される。続いて、砥石テーブル１８がＸ軸サーボモータ３８によりＸ軸方向に前進され、円筒砥石２７によって工作物Ｗの加工部Ｗａをプランジ加工等によって研削加工する。

他方の円筒砥石２８によって工作物Ｗを研削加工する場合には、第１移動機構６８もしくは図略の付勢手段によって第１連結カップリング部材６７が下降され、第１連結カップリング部材６７の係合歯６７ａが、第１固定側カップリング部材６３および回転側カップリング部材６１の各係合歯６３ａ、６１ａより離脱される。その状態で、旋回台２３がダイレクトドライブモータ５２によって１８０°旋回され、しかる後、第１移動機構６８によって、第１連結カップリング部材６７の係合歯６７ａが、第１固定側カップリング部材６３および回転側カップリング部材６１の各係合歯６３ａ、６１ａに再び係合され、砥石テーブル１８上の旋回台２３は、他方の円筒砥石２８が工作物Ｗに対応する角度位置に位置決め固定される。

ところで、第２固定側カップリング部材６４の位相角を、第１固定側カップリング部材６３に対して、旋回台２３の正転方向に、例えば１°ずらして配置することにより、第２連結手段６６を用いて、旋回台２３を原位置に対して、６°、１１°、１６°・・・の角度位置に位置決めすることが可能となる。あるいはまた、第２固定側カップリング部材６４の位相角を、第１固定側カップリング部材６３に対して、例えば２．５°ずらして配置することにより、旋回台２３を２．５°、７．５°、１２．５°・・・の角度位置に位置決めすることが可能となり、歯数が７２のカップリング部材を用いて、事実上最小角度単位が２．５°のカップリング手段を得ることができる。

図３は、所定のテーパ角Ａ（例えば、１１°）を有する工作物Ｗのテーパ部Ｗｂを、平型の円筒砥石２７を用いてプランジ研削で研削加工する例を示すもので、このような場合には、第２固定側カップリング部材６４の位相角を、第１固定側カップリング部材６３に対して、旋回台２３の正転方向に、１°ずらして配置した旋回装置２０が用いられる。

すなわち、５°の整数倍を除く工作物Ｗのテーパ部Ｗｂを研削加工する場合には、コントローラ７５からの指令に基づいて、選択作動手段７６が第２移動機構７２を選択的に作動させて、第２連結カップリング部材７１の係合歯７１ａを第２固定側カップリング部材６４および回転側カップリング部材６１の各係合歯６４ａ、６１ａに同時に係合させる。

これにより、旋回台２３は、平型の円筒砥石２７の研削面２７ａが工作物Ｗのテーパ部Ｗｂと平行になる角度位置に位置決めされ、砥石テーブル１８をＸ軸サーボモータ３８によってＸ軸方向に前進させることにより、円筒砥石２７の研削面２７ａによって工作物Ｗのテーパ部Ｗｂをプランジ研削によってテーパ研削できるようになる。

上記した実施の形態においては、旋回台２３の側面３１、３２に円筒砥石２７、２８を支持した砥石軸２５、２６を保持した砥石保持手段３３、３４を配設した研削盤１０の旋回装置２０を例にして説明したが、本発明は必ずしも研削盤に用いる旋回装置に限定されるものではなく、例えば、マシニングセンタ等のワークテーブルの旋回装置にも用いることができ、カップリング手段を用いた広範な旋回装置に適用できるものである。

また、上記した実施の形態においては、旋回台２３をダイレクトドライブモータ５２によって旋回させる例で説明したが、旋回台２３を、例えば特許文献１に記載されているように、ウォーム・ウォームホイール機構を介して旋回させるようにしてもよい。

斯様に、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採り得ることは勿論である。

本発明の実施の形態を示す旋回装置を備えた研削盤の平面図である。旋回装置の断面図である。工作物のテーパ部を研削する状態を示す図である。

符号の説明

２０…旋回装置、２１…支持台、２２…旋回軸、２３…旋回台、５２…ダイレクトドライブモータ、６０…カップリング手段、６１…回転側カップリング部材、６１ａ…係合歯、６３、６４…固定側カップリング部材、６３ａ、６４ａ…係合歯、６５、６６…連結手段、６７、７１…連結カップリング部材、６７ａ、７１ａ…係合歯、６８、７２…移動機構、７５…コントローラ、７６…選択作動手段。

Claims

支持台と、該支持台に旋回可能に支持された旋回台と、該旋回台を所定の角度位置に位置決めするカップリング手段とを備えた旋回装置において、
前記カップリング手段は、
前記旋回台側に設けられ円周上に所定の歯数の係合歯を有するリング状の回転側カップリング部材と、
前記支持台側に前記回転側カップリング部材と同心的に設けられ前記回転側カップリング部材と同じ歯数の係合歯を有するリング状の第１固定側カップリング部材と、
前記支持台側に前記回転側カップリング部材を挟んで前記第１固定側カップリング部材と同心的に設けられ前記回転側カップリング部材と同じ歯数の係合歯を有しかつ前記第１固定側カップリング部材と異なる位相角に配置されたリング状の第２固定側カップリング部材と、
前記第１および第２固定側カップリング部材の何れか一方と前記回転側カップリング部材とを連結する連結手段と、
を備えていることを特徴とする旋回装置。
請求項１において、前記連結手段は、前記第１および第２固定側カップリング部材の何れか一方と前記回転側カップリング部材とを連結する連結カップリング部材と、該連結カップリング部材を移動させる移動機構とによって構成され、該移動機構によって前記連結カップリング部材を前記第１および第２固定側カップリング部材の何れか一方に連結させることを特徴とする旋回装置。
請求項２において、前記連結カップリング部材は、前記第１固定側カップリング部材と前記回転側カップリング部材の各係合歯に跨って離脱可能に係合する係合歯を備えたリング状の第１連結カップリング部材と、前記第２固定側カップリング部材と前記回転側カップリング部材の各係合歯に跨って離脱可能に係合する係合歯を備えたリング状の第２連結カップリングとからなり、これら第１および第２連結カップリングの何れか一方を前記移動機構により移動させて、前記固定側カップリング部材および前記回転側カップリング部材に係合させるようにしたことを特徴とする旋回装置。