JP2013188800A - 回転装置及び工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸を回転可能に支持するハウジング内への異物の侵入をより効果的に抑制することができる回転装置及び工作機械を提供する。
【解決手段】ワークが固定される回転台５０を回転軸８０の一端に連結し、有底筒状をなすハウジング６１内に回転軸８０を軸受７５，７６を介して回転可能に支持する。回転台５０は、ハウジング６１の一端側の上板６５に開設した軸孔を覆うように配してある。上板６５は、上面６５ａに回転軸８０と同心の円環状をなす凸条を有し、回転台５０は、該凸条がラビリンスシール６６を形成すべく嵌合する嵌合溝を上面６５ａに対向する面に有する。
【選択図】図７

Description

被加工物を回転する回転装置及び工作機械に関する。

マシニングセンタなどの工作機械は、被加工物（以下、ワークと表記する。）をテーブル上に支持し、加工主軸に取り付けられた工具によりフライス加工、ねじ立て等種々の加工を行う。工作機械は、工具が装着される主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、主軸ヘッドを鉛直方向（Ｚ軸方向）に往復移動させるＺ軸移動装置と、主軸ヘッドを水平２方向（Ｘ軸及びＹ軸方向）夫々に往復移動させるＸＹ軸移動装置と、主軸を回転駆動する主軸駆動装置とを備える。ワークを支持するテーブルは、工作機械のベースに固定されていてもよいし、ワークを例えばＺ軸に平行な軸回りに回転させるように構成されていてもよい。主軸の移動に加えて、ワークを回転させることによって、より複雑な機械加工が可能となる（特許文献１等）。

例えば、特許文献２には、ワークを回転可能に支持する回転装置が開示されている。回転装置は、ハウジング内に回転可能に支持されている回転軸の一端に回転台が固定してあり、ハウジングの端面の軸孔を覆うように該回転台を設けて構成してある。ハウジングの端面には回転軸と同心の円環状の溝が形成してあり、該溝に例えばＯリング（オーリング）などのシール材が挿入してある。該シール材はハウジングの端面に対向する回転台の対抗面に接触し、ハウジング内への異物の侵入を抑制している（特許文献２の図１参照）。

特開２０１０−１９４６１７号公報 特開２００７−１２５６４０号公報

しかしながら、特許文献２に記載の回転装置は、ハウジングの端面と該端面に対向する回転台の対抗面との間の隙間に加工時に使用するクーラントが侵入してきた場合、Ｏリングと回転台の対向面との接触部に浸透し、Ｏリングの磨耗によってシールの破れが生じると、ハウジング内へクーラントが侵入してくるという問題点があった。

また、特許文献２に記載の回転装置はハウジング内への異物の侵入を防ぐ封止手段が前記Ｏリングのみであり、Ｏリングが十分な封止効果を失ってしまったときに、他に封止手段を講じていないため、簡単に異物の侵入を許してしまうという問題点もあった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、回転軸を回転可能に支持するハウジング内への異物の侵入をより効果的に抑制することができる回転装置及び工作機械を提供することを目的とする。

本発明に係る回転装置は、被加工物が固定される回転台を回転軸の一端に連結し、有底筒状をなすハウジング内に前記回転軸を回転可能に支持し、前記ハウジングの前記一端側の底部に開設した軸孔を覆うように前記回転台を配してなる回転装置において、前記底部は、外底面に前記回転軸と同心の円環状をなす凸条を有し、前記回転台は、前記凸条がラビリンスシールを形成すべく嵌合する嵌合溝を前記外底面に対向する面に有することを特徴とする。

本発明にあっては、被加工物が固定される回転台を回転軸の一端に連結し、有底筒状をなすハウジング内に回転軸を回転可能に支持し、ハウジングの一端側の底部に開設した軸孔を覆うように回転台を配してある。前記底部は、外底面に回転軸と同心の円環状をなす凸条を有し、回転台は、前記凸条がラビリンスシールを形成すべく嵌合する嵌合溝を前記外底面に対向する面に有するので、凸条及び嵌合溝からなるラビリンスシールの隙間よりも大きい異物の侵入を防ぐ。また、底部の外底面に凸条を有しているので、ラビリンスシールの隙間による侵入経路上に、外底面からの凸条の高さが異物の侵入の妨げとなり、特に回転台を上方に向けて配置する場合に効果的である。

本発明に係る回転装置は、前記凸条の外周面と該外周面に対向する前記嵌合溝の周面との間の隙間が前記凸条の高さ方向の一部分にて他の部分より大きいことを特徴とする。

本発明にあっては、凸条の外周面と該外周面に対向する嵌合溝の周面との間の隙間が凸条の高さ方向の一部分にて他の部分より大きいので、ラビリンスシールの隙間を毛細管現象によってクーラント等の異物が伝っていくことを防止する。

本発明に係る回転装置は、前記軸孔は円形をなし、該軸孔の周面及び該周面に対向して設けてある前記回転台の周面によって円筒状の空気注入室が形成されており、該空気注入室は、一端が前記ラビリンスシールの内側に連通し、他端に空気の洩れを防ぐシールリングを装着してあることを特徴とする。

本発明にあっては、底部に開設した軸孔は円形をなし、軸孔の周面及び該周面に対向して設けてある回転台の周面によって円筒状の空気注入室が形成してある。該空気注入室は、一端がラビリンスシールの内側に連通し、他端に空気の洩れを防ぐシールリングを装着してあるので、空気注入室に注入された空気がラビリンスシールの内側から外側へ向かって流れ、異物の侵入を防止する。

本発明に係る回転装置は、前記回転軸の一端に固定されており、前記底部の内面に対向して配してあるブレーキ板と、該ブレーキ板を前記内面へ押圧する押圧ピストンとを備え、前記底部は、前記押圧ピストンを挿入するシリンダを有することを特徴とする。

本発明にあっては、ブレーキ板が回転軸の一端に固定されており、底部の内面に対向して配してある。該ブレーキ板を前記内面へ押圧する押圧ピストンを挿入するシリンダが底部に設けてある。底部は上述のように外底面においてラビリンスシールを形成する凸条を有しており、さらに、押圧ピストンを挿入するシリンダを有し、内面がブレーキ板の押圧面としてあるので、底部によって複数の機能をコンパクトに実現してある。

本発明に係る回転装置は、回転側に配設してある被検出体を固定側に配設してある検出素子により検出して回転角度を検出する角度検出器と、前記回転軸の他端に連結されており、前記被検出体を配設してある基板と、前記検出素子を配設してある前記ハウジングの他端側の底部と、前記基板及び前記他端側の底部間の隙間を封止する封止部とをさらに備えることを特徴とする。

本発明にあっては、被検出体を検出素子により検出して角度を検出する角度検出器を有し、回転軸の他端に連結されている基板に被検出体を配設し、ハウジングの他端側の底部に検出素子を配設してある。封止部により基板及び他端側の底部間の隙間を封止してあるので、ハウジング内に配してある軸受の潤滑剤が角度検出器へ侵入することが抑制される。

本発明に係る工作機械は、上述の回転装置と、該回転装置に固定される被加工物を加工する加工主軸装置とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、回転装置が支持する被加工物を加工主軸装置により切削加工等することができる。

本発明に係る工作機械は、前記回転装置により被加工物を回転させ、被加工物を旋削加工するようになしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、回転装置によって被加工物を回転させることにより、被加工物を旋削加工することができる。

本発明によれば、被加工物が固定される回転台を回転軸の一端に連結し、有底筒状をなすハウジング内に回転軸を回転可能に支持し、ハウジングの一端側の底部に開設した軸孔を覆うように回転台を配してある。前記底部は、外底面に回転軸と同心の円環状をなす凸条を有し、回転台は、前記凸条がラビリンスシールを形成すべく嵌合する嵌合溝を前記外底面に対向する面に有する。このため、凸条及び嵌合溝からなるラビリンスシールの隙間よりも大きい異物の侵入を防ぎ、外底面から凸条の高さがあることによって異物の侵入の妨げとすることができる。

実施の形態に係る工作機械の斜視図である。 工作機械の正面図である。 工作機械の右側面図である。 ガイドレールを覆うカバー等を省略した工作機械の斜視図である。 ワーク支持装置の正面側斜視図である。 ワーク支持装置の背面側斜視図である。 回転台及びＣ軸駆動部の縦断正面図である。 ラビリンスシール及び空気注入室部分を拡大した断面図である。 ピストンとその周辺部分を拡大した断面図である。

以下本発明をその実施の形態に係る工作機械を示す図面に基づいて詳述する。以下の説明では図において矢印で示す上下、左右及び前後を使用する。図１は工作機械１００の斜視図であり、図２は工作機械１００の正面図であり、図３は工作機械１００の右側面図であり、図４はガイドレールを覆うカバー等を省略した工作機械１００の斜視図である。作業者は前方で工作機械１００を操作し、ワークの着脱を行う。

工作機械１００は、ベース１０、Ｙ方向移動装置２０、Ｘ方向移動装置２１、コラム２２、Ｚ方向移動装置２３、主軸ヘッド（加工主軸装置）２５、ワーク支持装置３０等を備える。工作機械１００は、ワーク支持装置３０によりワーク（被加工物）を支持し、主軸ヘッド２５に装着された工具２６によりワークを加工する。工具２６は、主軸ヘッド２５の下端部に着脱可能に装着されており、工具交換装置（図示略）により交換可能としてある。本実施形態に係る工作機械１００は、主軸ヘッド２５がＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能であり、さらにワークを２軸回りに回転可能としてある。

一般に、主軸ヘッド２５を移動させる軸であるＸ、Ｙ、Ｚの各軸に平行な軸回りにワークを回転させるとき、ワークの回転軸は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に対応してＡ、Ｂ、Ｃ軸と呼ばれている。本実施形態に係るワーク支持装置３０は後述する揺動体４０の揺動によりワークをＡ軸回りに回転することができ、揺動体４０に固定してあるＣ軸駆動部６０（回転装置，図５参照）によりワークをＣ軸回りに回転することができる。

ベース１０は、架台１１、主軸基台１３、ワーク基台１４，１４等を備える。架台１１は前後方向に長い略直方体状の構造体である。架台１１の下部の四隅には高さ調整が可能な４本の脚部１２，１２，・・・が設けてある。脚部１２，１２，・・・は床面上に配置する。架台１１は、底板１１ａ、側板１１ｂ、上板１１ｃ、内部に支持板１１ｄ，１１ｄ等を備える。底板１１ａは平面視矩形をなす。側板１１ｂは底板１１ａの４辺に連なり、前後左右を囲む。上板１１ｃは平面視矩形の深皿状をなし、４辺が側板１１ｂの上端部分の内周面に固着している。上板１１ｃはワーク支持装置３０の下方の位置に貫通孔１１ｅを有する。加工により生じた切削屑、クーラント等は、貫通孔１１ｅを通して下方へ落下し、図示しない回収装置により回収される。支持板１１ｄ，１１ｄは夫々底板１１ａから上方へ立設してあり、板面が左右の側板１１ｂの板面と平行に互いに離隔して配してある。支持板１１ｄ，１１ｄは上端が上板１１ｃの底面に当接し、上板１１ｃを支持する。

主軸基台１３は前後方向に長い略直方体状をなし、上板１１ｃ上の後方部に配してある。主軸基台１３は前後方向に長い互いに平行な２条の支持台１３ａ，１３ａを上部に有し、後述するガイドレール２０ａ，２０ａを支持する。ワーク基台１４，１４は、上板１１ｃ上の前方部の左右に配してある。ワーク基台１４，１４は夫々前方側の支持台１４ａ及び後方側の支持台１４ｂを備える。各支持台１４ａ，１４ｂは柱状をなし、上面にワーク支持装置３０を着座させて固定する。

Ｙ方向移動装置２０は互いに平行な１対のガイドレール２０ａ，２０ａ、複数のブロック２０ｂ，２０ｂ，・・・、Ｙ方向移動台２０ｃ、及びＹ方向駆動モータ（図示略）を備える。ガイドレール２０ａ，２０ａは主軸基台１３の支持台１３ａ，１３ａの上面に前後方向に延設してある。ブロック２０ｂ，２０ｂ，・・・はガイドレール２０ａ，２０ａの夫々に前後方向に移動可能に嵌合している。Ｙ方向移動台２０ｃはブロック２０ｂ，２０ｂ，・・・上に固定してある。Ｙ方向駆動モータの駆動によって、Ｙ方向移動台２０ｃは前後方向に移動する。

Ｘ方向移動装置２１は互いに平行な１対のガイドレール２１ａ，２１ａ、複数のブロック２１ｂ，２１ｂ，・・・、コラム台２１ｃ、及びＸ方向駆動モータ（図示略）を備える。ガイドレール２１ａ，２１ａは前後方向に適当な間隔を空けてＹ方向移動台２０ｃの上面に左右方向に延設してある。ブロック２１ｂ，２１ｂ，・・・はガイドレール２１ａ，２１ａの夫々に左右方向に移動可能に嵌合している。コラム台２１ｃはブロック２１ｂ，２１ｂ，・・・上に固定してある。Ｘ方向駆動モータの駆動によって、コラム台２１ｃを左右方向に移動する。

コラム２２は柱状をなし、コラム台２１ｃ上に固定してある。コラム２２はＹ方向移動装置２０及びＸ方向移動装置２１によって前後方向及び左右方向に移動する。尚、コラム２２とコラム台２１ｃは一体に形成している。

Ｚ方向移動装置２３は互いに平行な１対のガイドレール２３ａ，２３ａ、複数のブロック２３ｂ，２３ｂ，・・・、主軸ヘッド台２３ｃ及びＺ方向駆動モータ（図示略）を備える。ガイドレール２３ａ，２３ａは左右方向に適当な間隔を空けてコラム２２の前面に上下方向に延設してある。ブロック２３ｂ，２３ｂ，・・・はガイドレール２３ａ，２３ａの夫々に上下方向に移動可能に嵌合している。主軸ヘッド台２３ｃはブロック２３ｂ，２３ｂ，・・・の前面側に固定してある。Ｚ方向駆動モータの駆動によって、主軸ヘッド台２３ｃを上下方向に移動する。

主軸ヘッド２５は主軸ヘッド台２３ｃに固定してある。Ｘ方向駆動モータ、Ｙ方向駆動モータ、及びＺ方向駆動モータを駆動制御することで、主軸ヘッド２５は前後、左右及び上下に移動する。

主軸ヘッド２５は前方側の内部に上下方向に延びる主軸（図示略）を回転可能に保持している。主軸は下端部に工具２６を脱着可能に保持する。主軸は主軸ヘッド２５の上端に設けられた主軸モータ２５ｂに接続されている。主軸モータ２５ｂは主軸を軸心回りに回転させ、主軸の下端に装着した工具２６を回転し、ワーク支持装置３０に固定されたワークに対して切削加工を行うことができる。

図５はワーク支持装置３０の正面側斜視図、図６はワーク支持装置３０の背面側斜視図、図７は回転台５０及びＣ軸駆動部６０の縦断正面図である。ワーク支持装置３０は、ギヤ箱３１、軸受箱３４、Ａ軸モータ３６、揺動体４０、回転台５０、Ｃ軸駆動部６０等を備える。

ギヤ箱３１は後述する揺動体４０の右側の軸部４１を収容し、Ｘ軸回りに回転可能に支持する。以下の説明では軸部４１の中心軸をＡ軸と表記することにする。尚、Ａ軸はＸ軸に平行な軸であり、ワーク支持装置３０における揺動軸を意味する。Ａ軸モータ３６はギヤ箱３１の前側に取り付けてあり、回転軸（図示略）がギヤ箱３１内部に臨む。Ａ軸モータ３６の回転軸はＹ軸回りに回転し、先端部に連結したギヤを駆動する。ギヤは例えば公知のローラギヤカム軸とカムフォロワとで構成し、Ｙ軸回りの回転を直交するＡ軸回りの回転に変換する。Ａ軸モータ３６の回転軸に同軸にローラギヤカム軸を連結し、複数のカムフォロワを軸部４１の端部外周上に配置し、ローラギヤカム軸のカムにカムフォロワを噛み合わせる。尚、ローラギヤカムのカムには、停止中だけでなく、回転中もバックラッシが発生しないグロボイダルカムを用いることができる。ギヤ箱３１は下部四隅に取付座３１ａを有し、螺子等により右側のワーク基台１４に固定される。

軸受箱３４は後述する揺動体４０の左側の軸部４１を収容し、Ａ軸回りに回転可能に支持する。軸受箱３４は下部の前後に取付座３４ａを有し、螺子等により左側のワーク基台１４に固定される。

揺動体４０は左右の軸部４１，４１を連結した構造体であり、軸部４１，４１間の略中央にＣ軸駆動部６０を固定するための基板部分を有している。左右の軸部４１，４１夫々は円筒状をなし、右側の軸部４１がギヤ箱３１にＡ軸回りに回転可能に支持され、左側の軸部４１が軸受箱３４にＡ軸回りに回転可能に支持されている。軸部４１，４１は互いに同軸となるように配してある。揺動体４０は前記基板部分の上方に回転台５０、下方にＣ軸駆動部６０を配してある。

Ｃ軸駆動部６０はハウジング６１、モータ７９、回転軸８０、エンコーダ８１等を備える。ハウジング６１は、胴体部６２、底板６３、軸受ホルダ６４、上板６５等を備え、有底円筒状をなす。胴体部６２は円筒状であり、外周に放熱フィンが形成されて、内周にステータ７９ａが固定してある。胴体部６２は下面に底板６３が固定されており、上面に軸受ホルダ６４を介して上板６５が固定されている。底板６３は円環状をなし、内周面に軸受７６を嵌挿してあり、外周縁部で胴体部６２に固定してある。

軸受ホルダ６４は軸受７５を嵌挿する円筒部分の下端部に外向きに円環状の鍔部を形成してなる。軸受ホルダ６４及び底板６３夫々に軸受７５及び７６を嵌め込み、回転軸８０を軸受７５，７６に挿入することにより、回転軸８０をＣ軸回りに回転可能に支持する。ここで、Ｃ軸は回転軸８０の軸線方向を意味する。尚、一般にＣ軸はＺ軸に平行な軸を意味するが、本発明においては揺動体４０が揺動するため、Ｃ軸方向は揺動により変化するものとして扱っている。回転台５０は回転軸８０の上端面に固定されており、回転軸８０とともにＣ軸回りに回転する。回転軸８０の上下方向の中途部分における外周面にはロータ７９ｂが固定してある。ステータ７９ａ及びロータ７９ｂによりモータ７９が構成してあり、電力供給線８２からモータ７９へ電力が供給されることによりロータ７９ｂが回転し、ロータ７９ｂが固定してある回転軸８０が回転する。

上板６５は略円環状をなし、中央に回転軸８０を通す軸孔が設けてある。尚、上板６５の形状については更に後述する。回転台５０は該軸孔を覆うように配してあり、上方に開放された載置面５０ａにワークを固定する。回転台５０を臨む上板６５の外面６５ａと、該外面６５ａに対向する回転台５０の面との間には、回転軸８０と同心の円環状のラビリンスシール６６が形成してある。また、ラビリンスシール６６の内側（ハウジング６１の内部側）には、回転軸８０と同心の円筒状の空気注入室６７が形成してある。

図８はラビリンスシール６６及び空気注入室６７部分を拡大した断面図である。上板６５は外面６５ａから立ち上がるように回転軸８０と同心の円環状の凸条６６ａが設けてある。該凸条６６ａは上板６５に開設した軸孔の縁部に設けられている。回転台５０は外面６５ａに対向する面に回転軸８０と同心の円環状の嵌合溝６６ｂを有している。凸条６６ａは嵌合溝６６ｂに僅かな隙間をもって嵌合し、ラビリンスシールが形成される。凸条６６ａの上部は、断面が三角形状としてある。凸条６６ａの外周面において、下方から上方の途中にかけて円柱側面形状の側壁面６６ｃが形成してある。側壁面６６ｃに対向する嵌合溝側の周面６６ｄは円錐側面形状をなす。側壁面６６ｃと周面６６ｄとの隙間は他の部分よりも大きく、下方に向かって拡幅している。

上板６５の軸孔の周面である外周壁面６７ａと、外周壁面６７ａに対向して回転台５０に設けてある内周壁面６７ｂとの間には円筒状の空気注入室６７が形成される。図８に示す例では、上板６５の軸孔の周面を外向きに窪ませることによって、外周壁面６７ａと内周壁面６７ｂとの間に間隔を設けている。空気注入室６７は上端部が壁面６７ｃに覆われて狭まり、ラビリンスシール６６の内側に連通する。空気注入室６７の下端部にはオイルシール６８を配してあり、下方へ空気が洩れないようにしてある。上板６５には、外周から空気注入室６７の外周壁面６７ａに向けて、水平に貫通する通流路６９が形成してある。開閉可能なエアーレギュレーターＶ１（図７参照）を介して、コンプレッサＣ、通流路６９、空気注入室６７、及びラビリンスシール６６の隙間が連通している。

図７に戻り、上板６５の下面側にはブレーキ機構が設けてある。上板６５は上述のように略円環状をなすが、詳細には、外面６５ａを形成する円盤状の壁部の外縁から下方へ円筒部が形成してあり、該円筒部の下端から外向きに鍔部が形成してあり、更に該鍔部の外縁から下方へ円筒部が形成してある。回転軸８０は回転台５０側端部の外周面にフランジを有し、該フランジにブレーキ板７０が螺子等により固定してある。ブレーキ板７０は回転軸８０を通す孔を有する円盤状をなす。軸受ホルダ６４の軸受７５を嵌挿する円筒部分の外周面にはピストン７１が配してある。

図９はピストン７１とその周辺部分を拡大した断面図である。ブレーキ板７０は上板６５の内面６５ｂに対向して配してある。ピストン７１は円筒部分と該円筒部分の下端に外向きに円環状の鍔部を形成してなる。ピストン７１の円筒部分における内周面７１ａは軸受ホルダ６４の円筒部分の外周面６４ａに対向し、外周面７１ｃは上板６５の円筒部の内周面６５ｃに対向する。上板６５の内周面６５ｃはピストン７１を挿入するシリンダとなっている。ピストン７１の円筒部分における上端面７１ｂはブレーキ板７０の下面に対向する。ピストン７１の鍔部の外周面７１ｄは上板６５の円筒部の内周面６５ｄに対向する。ピストン７１の下端面７１ｅは軸受ホルダ６４の鍔部の上面６４ｅに対向し、下端面７１ｅと上面６４ｅとの間にブレーキ加圧室が形成してある。また、ピストン７１の鍔部の上面７１ｆは上板６５の鍔部の下面６５ｆに対向し、上面７１ｆと下面６５ｆとの間にブレーキ解除加圧室が形成してある。

ブレーキ加圧室、ブレーキ解除加圧室夫々が密閉構造となるように、ピストン７１の内周面７１ａと軸受ホルダ６４の外周面６４ａとの間、ピストン７１の外周面７１ｃと上板６５の内周面６５ｃとの間、及びピストン７１の外周面７１ｄと上板６５の内周面６５ｄとの間に夫々Ｄリング７４を装着してある。ブレーキ解除加圧室には上板６５を外周側から貫通する通流路７２が連通しており、ブレーキ加圧室には軸受ホルダ６４を外周側から貫通する通流路７３が連通している。バルブＶ２（図７参照）を開けてコンプレッサＣからの空気を通流路７２へ導入しブレーキ解除加圧室へ加圧することができ、バルブＶ３を開けてコンプレッサＣからの空気を通流路７３へ導入してブレーキ加圧室へ加圧することができる。ブレーキ解除加圧室又はブレーキ加圧室への加圧によりピストン７１が上下動してブレーキ解除動作及びブレーキ動作が行える。

図７に戻り、ハウジング６１の下端部の構成について説明する。回転軸８０の下端部には略円環状の基板７７が固定してある。基板７７は底板６３に開設された軸孔を覆うように配してあり、底板６３の外面に対向する対向面を有する。封止部７８はラビリンスシール７８ａ、７８ｂを備え、底板６３の外面と基板７７の対向面との隙間を封止する。ラビリンスシール７８ａは基板７７の対向面に回転軸と同心の円環状の凸条を設け、該凸条が嵌合する円環状の嵌合溝を底板６３の外面に設けて構成してある。ラビリンスシール７８ｂは底板６３の外面に回転軸と同心の円環状の凸条を設け、該凸条が嵌合する円環状の嵌合溝を基板７７の対向面に設けて構成してある。エンコーダ８１は光学式又は磁気式等による角度検出器である。エンコーダ８１は回転側に配してあるディスク等の被検出体８１ａを固定側に配してある検出素子８１ｂにより検出して角度を検出する。被検出体８１ａは回転軸８０とともに回転する基板７７の外周面に固定してあり、検出素子８１ｂは底板６３の外面に固定してある。封止部７８は例えば軸受７６から洩れた潤滑剤がエンコーダ８１内に侵入することを防ぐ。

ワーク支持装置３０は、制御装置（図示略）からＡ軸モータ３６及びＣ軸駆動部６０へ与える制御信号により、揺動体４０が揺動し、回転台５０が回転する。Ａ軸モータ３６への制御信号によりＡ軸モータ３６の回転軸が回転し、ギヤ箱３１内に収容されたギヤにより回転力が伝達されてギヤ箱３１内の軸部４１がＡ軸回りに回転する。軸部４１の回転により、揺動体４０及び回転台５０に支持されているワークが揺動する。回転台５０の載置面５０ａの法線方向が上方を向いている状態（例えば図５に示す状態）を０度とすると、軸部４１をＡ軸回りに＋９０度から−９０度までの範囲で任意の角度まで回転させて停止し、工具２６に正対するワーク面への切削加工等を行うことができる。

Ｃ軸駆動部６０への制御信号によりＣ軸駆動部６０の回転軸８０が回転し、該回転軸８０に連結している回転台５０及び回転台５０に支持されているワークがＣ軸回りに回転する。機械的な干渉が無ければ、Ｃ軸回りの任意の角度にワークを設定することができる。Ｃ軸回りの回転と揺動体４０による揺動とを組み合わせて、回転台５０の載置面５０ａの法線方向を天頂方向とする半球上の任意方向を法線方向とするワーク面への切削加工が可能となる。さらに、Ｃ軸駆動部６０によりワークを高速で回転させておき、工具２６をワークに押し当てて送ることによって旋削加工を行うことができる。

ワークの加工時にはワーク及び工具２６にクーラントを注いで発熱を抑える。クーラント及び切削屑は揺動体４０の上に飛散する。クーラント、切削屑等の異物のうち一部はＣ軸駆動部６０の上板６５の外面６５ａにも降りかかるので、封止手段を設けていなければ、外面６５ａと回転台５０との隙間からハウジング６１内に侵入してくる可能性がある。また、上板６５の外面６５ａを覆うように適当なカバーを取り付けてあったとしても、該カバーと回転台５０との隙間は異物の侵入経路になる。ラビリンスシール６６は凸条６６ａと溝６６ｂとの間に僅かな隙間（例えば０．５ｍｍ程度）を設けて嵌合しており、隙間より大きい異物の侵入を防ぐ。また、側壁面６６ｃと周面６６ｄとの隙間は他の部分よりも大きく、下方に向かって拡幅しているので、ラビリンスシール６６の隙間を毛細管現象によってクーラントが伝っていかないように防止している。

特に回転台５０の載置面５０ａが上方を向いている場合には、クーラントが上板６５の外面６５ａ上に溜まる可能性がある。凸条６６ａは外面６５ａから上方に立ち上がった姿勢となっているので、凸条６６ａの高さ以上にクーラントが溜まらない限り、クーラントがラビリンスシール６６を乗り越え難くいようにしてある。

また、常時レギュレーターＶ１を介して一定圧の空気をコンプレッサＣから通流路６９へ導入すると、空気注入室６７へ空気が流れ込み、空気注入室６７の上端部からラビリンスシール６６の隙間の内側から外側へ向けて空気が流れる。ラビリンスシール６６の隙間で生じている内側から外側への空気の流れにより異物が侵入し難くなる。

Ｃ軸駆動部６０によりワークを回転させる時には、バルブＶ３を閉じ、バルブＶ２を開けてコンプレッサＣからの空気を通流路７２へ導入し、ブレーキ解除加圧室（上板６５の鍔部の下面６５ｆと、ピストン７１の鍔部の上面７１ｆとの間の空間）を加圧する。ブレーキ解除加圧室への加圧によってピストン７１が押し下げられ、ブレーキ板７０が上板６５の内面６５ｂから離れブレーキが解除され、回転軸８０が回転可能になる。

ワークがＣ軸回りに回転しないように固定する時には、バルブＶ２を閉じ、バルブＶ３を開けてコンプレッサＣからの空気を通流路７３へ導入し、ブレーキ加圧室（ピストン７１の下端面７１ｅと、軸受ホルダ６４の鍔部の上面６４ｅとの間の空間）へ加圧する。ブレーキ加圧室への加圧によってピストン７１が押し上げられ、ピストン７１の上端面７１ｂがブレーキ板７０を上板６５の内面６５ｂに押し付けてブレーキがかかり、回転軸８０の回転が拘束される。尚、バルブＶ２又はＶ３が閉じることにより、加圧されていないブレーキ解除加圧室又はブレーキ加圧室の空気は図示しない減圧手段により減圧するようにしてもよい。

以上のとおり、本実施形態によれば、ワークが固定される回転台５０を回転軸８０の一端に連結し、有底筒状をなすハウジング６１内に回転軸８０を軸受７５，７６を介して回転可能に支持する。回転台５０は、ハウジング６１の一端側の上板６５に開設した軸孔を覆うように配してある。上板６５は、上面６５ａに回転軸８０と同心の円環状をなす凸条６６ａを有し、回転台５０は、凸条６６ａがラビリンスシール６６を形成すべく嵌合する嵌合溝６６ｂを上面６５ａに対向する面に有する。凸条６６ａ及び嵌合溝６６ｂからなるラビリンスシール６６は、凸条６６ａ及び嵌合溝６６ｂ間の隙間よりも大きい異物の侵入を防ぐ。また、上板６５の上面６５ａに凸条６６ａを有しているので、ラビリンスシール６６の隙間による侵入経路上に、上面６５ａからの凸条６６ａの高さが異物の侵入の妨げとなり、特に回転台５０を上方に向けて配置する場合に効果的である。

また本実施形態によれば、凸条６６ａの外周面６６ｃと外周面６６ｃに対向する嵌合溝６６ｂの周面６６ｄとの間の隙間が凸条６６ａの高さ方向の一部分にて他の部分より大きく、下方に向かって拡幅しているので、ラビリンスシール６６ａの隙間を毛細管現象によってクーラント等の異物が伝っていくことを防止する。

また本実施形態によれば、上板６５に開設した軸孔は円形をなし、軸孔の外周壁面６７ａ及び外周壁面６７ａに対向して設けてある回転台５０の内周壁面６７ｂによって円筒状の空気注入室６７が形成してある。空気注入室６７は、一端がラビリンスシール６６の内側に連通し、他端に空気の洩れを防ぐオイルシール６８を装着してあるので、空気注入室６７に注入された空気がラビリンスシール６６の内側から外側へ向かって流れ、異物の侵入を防止する。

また本実施形態によれば、ブレーキ板７０が回転軸８０の一端に固定されており、上板６５の内面６５ｂに対向して配してある。ブレーキ板７０を内面６５ｂへ押圧するピストン７１を挿入するシリンダが上板６５の内周面６５ｃにより形成されている。上板６５は上面６５ａにおいてラビリンスシール６６を形成する凸条６６ａを有しており、さらに、ピストン７１を挿入するシリンダを内周面６５ｃにより形成し、内面６５ｂがブレーキ板７０の押圧面としてあるので、上板６５によって複数の機能をコンパクトに実現してある。

また本実施形態によれば、被検出体８１ａを検出素子８１ｂにより検出して角度を検出する角度検出器８１を有し、回転軸８０の他端に連結されている基板７７に被検出体８１ａを配設し、ハウジング６１の他端側の底板６３に検出素子８１ｂを配設してある。ラビリンスシール７８ａ，７８ｂからなる封止部７８により基板７７及び底板６３間の隙間を封止してあるので、ハウジング６１内に配してある軸受７６の潤滑剤が角度検出器８１へ侵入することが抑制される。

以上説明した実施の形態は本発明の例示であり、本発明は特許請求の範囲に記載された事項及び特許請求の範囲の記載に基づいて定められる範囲内において種々変更した形態で実施することができる。

１００ 工作機械
２５ 主軸ヘッド（加工主軸装置）
５０ 回転台
６０ Ｃ軸駆動部（回転装置）
６１ ハウジング
６３ 底板（他端側の底部）
６５ 上板（一端側の底部）
６５ｃ 内周面（シリンダ）
６６ ラビリンスシール
６６ａ 凸条
６６ｂ 嵌合溝
６７ 空気注入室
６８ オイルシール（シールリング）
７０ ブレーキ板
７１ ピストン（押圧ピストン）
７７ 基板
７８ 封止部
８０ 回転軸
８１ 角度検出器
８１ａ 被検出体
８１ｂ 検出素子

Claims (7)

1. 被加工物が固定される回転台を回転軸の一端に連結し、有底筒状をなすハウジング内に前記回転軸を回転可能に支持し、前記ハウジングの前記一端側の底部に開設した軸孔を覆うように前記回転台を配してなる回転装置において、
   前記底部は、外底面に前記回転軸と同心の円環状をなす凸条を有し、
   前記回転台は、前記凸条がラビリンスシールを形成すべく嵌合する嵌合溝を前記外底面に対向する面に有することを特徴とする回転装置。
2. 前記凸条の外周面と該外周面に対向する前記嵌合溝の周面との間の隙間が前記凸条の高さ方向の一部分にて他の部分より大きいことを特徴とする請求項１に記載の回転装置。
3. 前記軸孔は円形をなし、
   該軸孔の周面及び該周面に対向して設けてある前記回転台の周面によって円筒状の空気注入室が形成されており、
   該空気注入室は、一端が前記ラビリンスシールの内側に連通し、他端に空気の洩れを防ぐシールリングを装着してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転装置。
4. 前記回転軸の一端に固定されており、前記底部の内面に対向して配してあるブレーキ板と、
   該ブレーキ板を前記内面へ押圧する押圧ピストンと
   を備え、
   前記底部は、前記押圧ピストンを挿入するシリンダを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の回転装置。
5. 回転側に配設してある被検出体を固定側に配設してある検出素子により検出して回転角度を検出する角度検出器と、
   前記回転軸の他端に連結されており、前記被検出体を配設してある基板と、
   前記検出素子を配設してある前記ハウジングの他端側の底部と、
   前記基板及び前記他端側の底部間の隙間を封止する封止部と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の回転装置。
6. 請求項１から請求項５に記載の回転装置と、該回転装置に固定される被加工物を加工する加工主軸装置とを備えることを特徴とする工作機械。
7. 前記回転装置により被加工物を回転させ、被加工物を旋削加工するようになしてあることを特徴とする請求項６に記載の工作機械。

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