JP2010280034A - ロータリテーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックラッシュ量をロータリテーブルの回転速度に応じて調整することが可能なロータリテーブル装置を提供する。
【解決手段】ロータリテーブル装置１１は、ロータリテーブル１３と、ロータリテーブルと一体回転するウォームホイール１４と、ウォームホイールと噛合するウォームねじ１５と、ウォームねじに当接するように配置された押し付け部材２６を移動させることによりウォームねじ１５の位置を変化させて噛合箇所におけるバックラッシュ量をロータリテーブル１３の回転速度に応じて調整するウォームねじ位置調整機構とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウォームギヤ機構による回転伝達機能を備えたロータリテーブル装置に関し、特に噛合箇所のバックラッシュ量を調整することができるウォームギヤ機構に関する。

ウォームねじがウォームホイールと噛合し、これらの回転軸線が互いに直交関係にあるウォームギヤ機構を備えたロータリテーブル装置は、ウォームねじとウォームホイールとの噛合箇所が適切なバックラッシュ量を保つことが必要とされる。

そこで、噛合箇所のバックラッシュ量を調整することができるロータリテーブルとしては従来、例えば、特開２００２−６６８７６号公報（特許文献１）に記載のごとき技術が知られている。特許文献１に記載の割り出し台は、ウォームねじが複リード式のウォーム歯を外周部に有する複リード式ウォームである。かかるウォーム歯は、リードが歯面の左右でわずかに異なり、そのため歯厚寸法が回転軸線方向の一方側で大きく、回転軸線方向寸法の他方側に向かって徐々に小さくなるよう形成される。そしてウォーム本体を回転軸線方向に移動させてバックラッシュ量を最適に調整するというものである。

特開２００２−６６８７６号公報

ところで近年、工作機械の高精度化の要求のもと、バックラッシュの小さい歯車の需要が増加している。しかしながら従来の複リード式ウォームは、ウォームねじの熱膨張を考慮しなければならず、バックラッシュ量を０．０４[mm]〜０．０５[mm]程度確保してウォーム歯の焼付きを回避しなければならなかった。このため従来の割り出し台では、割り出しの高精度化の要求を一層満足することができなかった。

本発明は、上述の実情に鑑み、ウォーム歯の焼付きを考慮する必要をなくし、バックラッシュ量を調整することが可能なロータリテーブル装置を提供することを目的とする。

この目的のため本発明によるロータリテーブル装置は、ロータリテーブルと、ロータリテーブルと一体回転するウォームホイールと、ウォームホイールと噛合するウォームねじと、ウォームねじに当接するように配置された押し付け部材を移動させることによりウォームねじの位置を変化させて噛合箇所におけるバックラッシュ量をロータリテーブルの回転速度に応じて調整するウォームねじ位置調整機構とを備える。

かかる本発明によれば、ウォームねじ位置調整機構が押し付け部材を移動させることによりウォームねじの位置を変化させて噛合箇所におけるバックラッシュ量をロータリテーブルの回転速度に応じて調整することから、ウォームねじの回転軸線およびウォームホイールの回転軸線と直交する方向にウォームねじとウォームホイールとの相対距離を変化させることが可能になる。したがって、ウォーム歯の熱膨張に対する余裕分を見込む必要がなく、噛合箇所におけるバックラッシュ量を任意に調整することが可能になり、従来の複リード式ウォームよりもバックラッシュ量を小さくすることができる。したがって、割り出しの精度が向上する。

本発明のウォームねじ位置調整機構は、ロータリテーブル装置の割り出し角度制御および回転速度制御の演算部になる制御プログラム指令部からの信号（移動指令）を受けて自動操作される。具体的な実施形態として例えば、制御プログラム指令部がロータリテーブルの回転速度を高速回転モードまたは低速回転モードのいずれかにするかを決定する。ウォームねじ位置調整機構は、ロータリテーブルの回転速度を高速回転モードまたは低速回転モードのいずれかにするかに応じてウォームねじに対する押し付け部材の押し付け力を増減する押し付け部材制御手段を有する。そして、押し付け部材制御手段は、ロータリテーブルの回転速度を高速回転モードにするのに応じて、押し付け部材の押し付け力を所定値未満にしてバックラッシュ量を大きくし、低速回転モードにするのに応じて、押し付け部材の押し付け力を所定値以上にしてバックラッシュ量を小さくする。

かかる実施形態によれば、ロータリテーブルの回転速度に応じて好適にバックラッシュ量を調整することが可能になり、低速回転モードでは高精度切削を可能とし、高速回転モードではウォーム歯の当たりを低減して円滑な高速送りを可能にする。

好ましい実施形態として、押し付け部材制御手段は、ロータリテーブルが停止モードのときは、押し付け部材の押し付け力を最大値にしてバックラッシュ量を略０にする。かかる実施形態によれば、ウォームホイールとウォームねじとの噛合箇所でブレーキ力を発揮することが可能になり、停止モードではロータリテーブルが回転しないよう確実に保持することができる。

本発明は１実施形態に限定されるものではないが、ウォームねじの位置の変化は、ウォームねじの軸のたわみ量の変化によってもたらされる。あるいは、ウォームねじの軸線を平行移動させるものであってもよい。

本発明の押し付け部材は、ウォームねじと滑り接触するものであってもよく、転がり接触するものであってもよいが、好ましい実施形態として押し付け部材は、ウォームねじの外周面に当接して回転するローラと、ローラを回転自在に支持するブラケットとを有する。かかる実施形態によれば、押し付け部材がウォームねじと転がり接触し、摩擦抵抗を低減することができる。

本発明は１実施形態に限定されるものではないが、ローラはウォームねじの軸線方向中央部に当接する。かかる実施形態によれば、ローラがウォームねじを直接に押し付けて、ウォームねじとウォームホイールとの噛合箇所のバックラッシュ量を好適に制御することが可能になる。

あるいは、他の実施形態として、ローラはウォームねじを軸線方向両側から挟む位置にあるウォームねじの軸部分に当接する。かかる実施形態によれば、ウォームねじの両端に均等な押し付け力を与えて、ウォームねじ１５を移動させることが可能になり、噛合箇所のバックラッシュ量を好適に制御することができる。

本発明は１実施形態に限定されるものではないが、ウォームねじ位置調整機構は、押し付け部材を移動させる流体圧シリンダを有する。かかる実施形態によれば、押し付け力を迅速に制御することができる。

このように本発明は、噛合箇所におけるバックラッシュ量をロータリテーブルの回転速度に応じて調整するウォームねじ位置調整機構を備えることから、従来の複リード式ウォームよりもバックラッシュ量を小さくすることが可能になり、従来の複リード式ウォームよりも精度の高い回転割り出しを可能にする。しかも、バックラッシュ量を大きくすることが可能になり、円滑な高速送りを可能にする。

本発明の１実施例になるロータリテーブル装置の要部を模式的に示す正面図である。 バックラッシュ量の調整制御をフローチャートで示す説明図である。 本発明の他の実施例になるロータリテーブル装置の要部を模式的に示す正面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の１実施例になるロータリテーブル装置の要部を、模式的に示す正面図である。このロータリテーブル装置１１は、フレーム１２と、ロータリテーブル１３と、このロータリテーブル１３に固定されてロータリテーブル１３と一体回転するウォームホイール１４と、このウォームホイール１４に噛合してウォームホイール１４を回転駆動するウォームねじ１５とを備える。ロータリテーブル装置１１は割り出し機構を備え、ロータリテーブル１３を所定の角度だけ割り出し回転させる作業が可能である。

フレーム１２に回転自在に取り付けられたロータリテーブル１３は、ロータリテーブル装置１１の内部に設けられたテーブル主軸１６の一端と一体に結合する。テーブル主軸１６の他端には円盤形状のウォームホイール１４が固定されている。ロータリテーブル１３は、フレーム１２に回転可能に支持されてウォームホイール１４と一体回転する。なお、テーブル主軸１６は負荷容量の大きな軸受によってフレーム１２に確りと支持されており、その回転軸線がフレーム１２に対して変位することはない。

ウォームホイール１４の外周縁は、周方向等間隔に歯が刻設され、このウォームホイール１４を駆動するウォームねじ１５と噛合する。ウォームねじ１５は、外周に螺旋状の歯が刻設されて長手方向を回転軸線とするものであり、回転軸線両端からそれぞれ軸部分１７がそれぞれ突出する。軸部分１７はウォームホイール１４の接線方向に延在し、その両端部は、ウォームねじ用軸受になる１対の転がり軸受１８，１９で回転自在に支持される。転がり軸受１８の内輪および転がり軸受１９の内輪は、軸部分１７の外周に嵌合固定される。また転がり軸受１８の外輪および転がり軸受１９の外輪は、ロータリテーブル装置１１の内部に取り付けられた軸受ブロック２１に固定される。

軸部分１７の一端に固定された歯車２２は、駆動モータ２３のモータシャフト２４と結合する歯車２５と噛合する。駆動モータ２３は、図示しない制御プログラム指令部によって制御されて、ロータリテーブル１３を回転駆動する。なお、制御プログラム指令部は、プログラム用パネル（図示せず）と、操作者によって操作される手動操作用ハンドルおよびジョグボタン（図示せず）との間で電気信号を送受信してロータリテーブル１３の割り出し角度制御および回転速度制御を演算する他、後述する押し付け部材駆動部３４に、ロータリテーブルの回転速度の状態（移動指令）を送信する。

かかる回転速度制御によると、ロータリテーブル１３の回転速度の状態は、ロータリテーブル１３を低速で回転させる低速回転モードと、ロータリテーブル１３を高速で回転させる高速回転モードと、ロータリテーブル１３を回転させない停止モードとに、選択的にされる。

低速回転モードは、ロータリテーブル１３にワークをチャッキングしてワークを切削する切削送りを実現する。高速回転モードは、前の切削工程から次の切削工程へ切り換わる間などの非切削時にワークの高速送りを実現する。停止モードは、ロータリテーブル１３を回転不能に固定する。

軸部分１７の転がり軸受１８，１９は、複列であり、ウォームホイール１４からウォームねじ１５を介して軸部分１７に加わる回転軸線方向の力を好適に受け止めることができる。

ロータリテーブル装置１１内部には１個の押し付け部材２６が両端の軸部分１７，１７からみてウォームホイール１４とは反対側に配設されている。押し付け部材２６は、図１に示すウォームねじ１５の軸線方向中央部と対面するよう設置される。そして、ウォームねじ１５の外周面と転がり接触する。

押し付け部材２６は先端にローラ２７を備える。１個の押し付け部材２６に取り付けられたローラ２７は、歯が刻設されたウォームねじ１５の外周面と接触し、回転するウォームねじ１５に連れ回される。

ローラ２７は、転がり軸受によって押し付け部材２６のブラケット２９に回転自在に支持される。ローラ２７の転がり軸受として例えば、ローラ２７はローラベアリングの形態を有する。あるいは、ローラ２７の軸線方向両端がブラケット２９に回転自在に支持される。

ブラケット２９は先端側でローラ２７を支持する一方で、ブラケット２９の根元側がロッド３０の一端と結合する。ロッド３０の他端はピストン３２と結合し、かかるピストン３２はシリンダ３１の内周に嵌挿されている。シリンダ３１は、エア回路３５と接続する。エア回路３５は、押し付け部材駆動部３６から切り換え信号を受信してシリンダ３１内部の空気圧を増減し、ピストン３２前面の空気圧とピストン３２背面の空気圧との間に圧力差を与えることによって、ロッド３０を図１矢印の向きに進退動させることが可能である。

すなわちシリンダ３１は、空気圧で動作し、押し付け部材２６をウォームねじ１５に押し付けることが可能であり、ローラ２７は図１に矢印で示す押し付け力をウォームねじ１５に与える。かかる押し付け力の方向はウォームねじ１５の回転軸線およびウォームホイール１４の回転軸線と直交する方向である。ローラ２７から押し付け力を受けることによって、ウォームねじ１５は両端側の軸部分１７に対してたわみ、ウォームねじ１５はウォームねじ１５の歯の歯高程度のわずかな距離で移動する。

これにより押し付け部材２６、ロッド３０、シリンダ３１、ピストン３２、およびエア回路３５は、ウォームねじ位置調整機構として動作し、ウォームねじ１５をウォームホイール１４に押し付けて、ウォームねじ１５とウォームホイール１４との相対距離を変化させるのである。

ウォームねじ１５の歯は、その歯厚が歯元から歯先に向かって細くなる公知の形状である。また、ウォームホイール１４の歯も、その歯厚が歯元から歯先に向かって細くなる公知の形状である。

押し付け部材２６は、図１に矢印で示すようにウォームねじ１５の回転軸線およびウォームホイール１４の回転軸線と直交する方向にこれらウォームねじ１５とウォームホイール１４との相対距離を変化させる。そうすると、ウォームねじ１５とウォームホイール１４との噛合箇所において、ウォームねじ１５がウォームホイール１４に近づくほど噛み合いが深くなってバックラッシュ量が小さくなる。これに対し、ウォームねじ１５がウォームホイール１４から遠ざかるほど噛み合いが浅くなってバックラッシュ量が大きくなる。

図２は、押し付け部材駆動部３６で演算されるバックラッシュ量の調整制御をフローチャートで示す説明図である。押し付け部材駆動部３６は、ウォームねじ位置調整機構の押し付け部材制御手段として移動指令毎にこの調整制御を実行し、切り換え信号をエア回路３５に指令する。

まずステップＳ１１では、ロータリテーブル１３が停止モードであるか否かをチェックする。停止モードであると判断すれば(YES)、ステップＳ１２へ進み、押し付け部材の押し付け力を最大値にする切り換え信号をエア回路３５に指令して、このフローチャートを終了する。これによりバックラッシュ量は略０となり、ウォームホイール１４にはブレーキ力が作用して回転不能に固定される。

これに対し前述のステップＳ１１で停止モードでないと判断すれば(NO)、ステップＳ１３へ進む。次のステップＳ１３では、ロータリテーブル１３の回転速度が低速回転モードであるか否かをチェックする。低速回転モードであると判断すれば(YES)、ステップＳ１４へ進み、押し付け部材の押し付け力を所定値以上にする切り換え信号をエア回路３５に指令して、このフローチャートを終了する。これによりバックラッシュ量は小さくなり、ウォームホイール１４の割り出し角度の精度が向上する。

前述のステップＳ１３で低速回転モードでないと判断すれば(NO)、ステップＳ１５へ進む。次のステップＳ１５では、ロータリテーブル１３の回転速度が高速回転モードであると判断し、押し付け部材の押し付け力を所定値未満にする切り換え信号をエア回路３５に指令して、このフローチャートを終了する。これによりバックラッシュ量は大きくなり、ウォームホイール１４の高速送りを円滑に行う。

かかるバックラッシュ量の調整によれば、ロータリテーブル１３を低速回転モードで回転させながらロータリテーブル１３にチャッキングされた図示しないワークを切削加工する切削時にバックラッシュ量を小さくして、高精度切削を可能にする。これに対し、ワークを切削しないでロータリテーブル１３を高速回転モードで回転させる高速送り時にバックラッシュ量を大きくして、非切削時の高速送りを可能にする。

ところで、本実施例のロータリテーブル装置１１によれば、ロータリテーブル１３と、ロータリテーブル１３と一体回転するウォームホイール１４と、ウォームホイール１４と噛合するウォームねじ１５と、ウォームねじ１５に当接するように配置された押し付け部材２６を移動させることによりウォームねじ１５の位置を変化させて噛合箇所におけるバックラッシュ量をロータリテーブル１３の回転速度に応じて調整するウォームねじ位置調整機構とを備えることから、従来の複リード式ウォームよりもバックラッシュ量を小さくして精度の高い回転割り出しが可能になる。一方で、バックラッシュ量を大きくすることが可能になり、円滑な高速送りが可能になる。

また本実施例のロータリテーブル装置１１によれば、ウォームねじ位置調整機構はロータリテーブル１３の回転速度を高速回転モードまたは低速回転モードのいずれかにするかに応じてウォームねじ１５に対する押し付け部材２６の押し付け力を増減する押し付け部材制御手段としてのエア回路３５および駆動部３６を有する。そして、エア回路３５および駆動部３６は、ロータリテーブル１３の回転速度を高速回転モードにするのに応じて、押し付け部材２６の押し付け力を所定値未満にしてバックラッシュ量を大きくし、低速回転モードにするのに応じて、押し付け部材２６の押し付け力を所定値以上にしてバックラッシュ量を小さくする。これにより、ロータリテーブルの回転速度に応じて好適にバックラッシュ量を調整することが可能になり、低速回転モードでは高精度切削を可能とし、高速回転モードではウォーム歯の当たりを低減して円滑な高速送りを可能にする。

また本実施例のロータリテーブル装置１１によれば、ロータリテーブル１３が停止モードのときは、押し付け部材２６の押し付け力を最大値にしてバックラッシュ量を略０にすることから、ウォームホイール１４にブレーキ力を与えて、ロータリテーブル１３を回転不能に固定することができる。

また本実施例のロータリテーブル装置１１によれば、ウォームねじ１５の位置の変化は、ウォームねじ１５の一方端から他方端まで延在する軸１７のたわみ量の変化によってもたらされる。これにより、軸１７の復元力を利用してウォームねじ１５の位置を変化させることが可能となり、バックラッシュ量を迅速に変化させることができる。

また本実施例のロータリテーブル装置１１によれば、押し付け部材２６は、ウォームねじ１５の外周面に当接して回転するローラ２７と、ローラ２７を回転自在に支持するブラケット２９とを有することから、押し付け部材２６がウォームねじ１５と転がり接触し、摩擦抵抗を低減することができる。

また本実施例のロータリテーブル装置１１によれば、ローラ２７は、ウォームねじ１５の軸線方向中央部に当接することから、ローラ２７がウォームねじ１５を直接に押し付けて、ウォームねじ１５とウォームホイール１４との噛合箇所のバックラッシュ量を好適に制御することが可能になる。

また本実施例のロータリテーブル装置１１によれば、押し付け部材を移動させる流体圧シリンダとしてのシリンダ３１およびピストン３２を有することから、押し付け力を迅速に制御することができる。なお空気圧以外の流体圧をシリンダ３１に供給してピストン３２を動作させてもよい。

次に本発明の他の実施例を説明する。図３は本発明の他の実施例になるロータリテーブル装置の要部を示す正面図である。他の実施例の基本構成も、上述した図１および図２に示す実施例と同様であり、共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。

他の実施例では、１個の押し付け部材２６がウォームねじ１５の軸線方向中央部に対設されるのではなく、２個の押し付け部材２６，２６がウォームねじ１５の軸線方向両側にそれぞれ配置されている。

ウォームねじからみて軸線方向一方および他方の軸部分１７の外周には軌道面３３がそれぞれ設けられる。軌道面３３の外径は軸部分１７の外径よりも大きい。そして一方の押し付け部材２６のローラ２７は、軸線方向一方の軌道面３３と回転しながら接触し、他方の押し付け部材２６のローラ２７は、軸線方向他方の軌道面３３と回転しながら接触する。

かかる他の実施例によれば、押し付け部材２６は、ウォームねじ１５の軸線方向両端側にそれぞれ配置され、押し付け部材２６のローラ２７は、ウォームねじ１５の軸線方向端から延びるウォームねじ１５の軸部分１７と回転しながら接触することから、ウォームねじ１５の両端に均等な押し付け力を与えて、ウォームねじ１５を軸線直角方向に移動させることが可能になる。この結果、噛合箇所のバックラッシュ量を好適に調整することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明になるロータリテーブル装置は、工作機械において有利に利用される。

１１ ロータリテーブル装置、１２ フレーム、１３ ロータリテーブル、１４ ウォームホイール、１５ ウォームねじ、１６ テーブル主軸、１７ 軸部分、１８，１９ 転がり軸受、２１ 軸受ブロック、２３ 駆動モータ、２６ 押し付け部材、２７ ローラ、２９ ブラケット、３０ ロッド、３１ シリンダ、３２ ピストン、３３ 軌道面、３５ エア回路、３６ 押し付け部材駆動部。

Claims (8)

1. ロータリテーブルと、前記ロータリテーブルと一体回転するウォームホイールと、前記ウォームホイールと噛合するウォームねじと、前記ウォームねじに当接するように配置された押し付け部材を移動させることにより前記ウォームねじの位置を変化させて噛合箇所におけるバックラッシュ量をロータリテーブルの回転速度に応じて調整するウォームねじ位置調整機構とを備える、ロータリテーブル装置。
2. 前記ウォームねじ位置調整機構は、前記ロータリテーブルの回転速度を高速回転モードまたは低速回転モードのいずれかにするかに応じて前記ウォームねじに対する前記押し付け部材の押し付け力を増減する押し付け部材制御手段を有し、
   前記押し付け部材制御手段は、前記ロータリテーブルの回転速度を前記高速回転モードにするのに応じて、前記押し付け部材の押し付け力を所定値未満にしてバックラッシュ量を大きくし、前記低速回転モードにするのに応じて、前記押し付け部材の押し付け力を所定値以上にしてバックラッシュ量を小さくする、請求項１に記載のロータリテーブル装置。
3. 前記押し付け部材制御手段は、前記ロータリテーブルが停止モードのときは、前記押し付け部材の押し付け力を最大値にしてバックラッシュ量を略０にする、請求項２に記載のロータリテーブル装置。
4. 前記ウォームねじの位置の変化は、ウォームねじの軸のたわみ量の変化によってもたらされる、請求項１〜３のいずれかに記載のロータリテーブル装置。
5. 前記押し付け部材は、ウォームねじの外周面に当接して回転するローラと、前記ローラを回転自在に支持するブラケットとを有する、請求項１〜４のいずれかに記載のロータリテーブル装置。
6. 前記ローラは、前記ウォームねじの軸線方向中央部に当接する、請求項５に記載のロータリテーブル装置。
7. 前記ローラは、前記ウォームねじを軸線方向両側から挟む位置にあるウォームねじの軸部分に当接する、請求項５に記載のロータリテーブル装置。
8. 前記ウォームねじ位置調整機構は、前記押し付け部材を移動させる流体圧シリンダを有する、請求項１〜７のいずれかに記載のロータリテーブル装置。

Images