JP2014161995A - 回転テーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、回転シャフトとディストリビュータの芯を簡易に一致させることでシールの寿命を向上させると共に、組立及びメンテナンスを簡易に行える構造とした回転テーブル装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ディストリビュータと回転シャフトとでテーブル本体に供給された流体圧を回転シャフトの吐出口に導くロータリジョイントを形成し、該ロータリジョイントが前記エンドプレートに嵌合され一体となして、回転テーブルの中央穴にテーブル本体後方より挿入され、回転シャフトが回転テーブルまたはスピンドルに固定されており、前記エンドプレートがテーブル本体の成型穴に遊嵌され、前記エンドプレートと前記テーブル本体との遊嵌部に弾性体を有してしている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ロータリジョイントを内装している回転テーブル装置の芯出し及びメンテナンスの効率化に関する。

特開２０１０−１２５５５９号公報には、多種類の流体の供給が可能なロータリジョイントを記載している。そのロータリジョイントは主要部として、ロータリジョイントの他に回転テーブル及びテーブル本体から構成されている。ロータリジョイントは筒状の第１のディストリビュータをセンターシャフトの外周に同芯状に配置し、筒状の第２のディストリビュータを第１のディストリビュータの外周に同芯状に配置した２重構造のディストリビュータとしている。

センターシャフト及び第２のディストリビュータには、テーブル本体に形成された流体投入口及び投入口に通じる流体経路が形成されている。このセンターシャフト及び第２のディストリビュータの流体経路は第１及び第２のディストリビュータの内周部に形成された環状溝に通じている。第１のディストリビュータには回転テーブル側に開口する開口部に通じる流体経路が形成されており、センターシャフト及び第２のディストリビュータに形成されている環状溝に通じている。これにより、テーブル本体側から供給された流体は、センターシャフトまたは第２のディストリビュータの流体通路を通り、さらに環状溝を経由し第１のディストリビュータの流体通路を通ることで回転テーブル側の開口部から供給される。

第１のディストリビュータは回転テーブル側から挿入し、回転テーブルと嵌合することで回転テーブルとの芯決めを行っている。センターシャフトはテーブル本体の底部の下方から挿入し、テーブル本体と嵌合することで芯決めを行っている。

特開２０１０−１２５５５９号公報

近年、工場の自動化が進み、回転テーブル上に搭載する治具も多様化が進んできている。回転テーブル上に搭載する治具の個数も増えてきているため、治具の個数にあわせて流体ポートも多数形成する必要がある。しかしながら、従来よりも流体ポート数が増えるとシールの交換頻度が多くなり、メンテナンス性や組立性が困難になる。一方、工場の自動化が進歩すると、機械が止まった場合の企業の損失も大きくなるため、近年の市場はメンテナンス回数の削減となる装置やメンテナンス時でも早期復旧可能な装置が強く求められている。

従来のロータリジョイントでは回転シャフト（第１のディストリビュータ）は回転テーブルと嵌合し、ディストリビュータ（センターシャフトまたは第２のディストリビュータ）を固定しているエンドプレートはテーブル本体と嵌合しており、これにより芯決めを行っている。上記回転シャフトとディストリビュータの芯が一致していないと環状溝を経由した流体が他ポートへ移動しないように設置しているシール（Ｏリングなど）が不均一に接触し、シールの摩耗を早めてしまうこととなる。しかしながら、回転テーブルとテーブル本体は軸受けで支持された別部品であり、芯を一致させて組み立てることは困難である。そのため、回転シャフトとディストリビュータの芯を一致させて組み立てることは困難であった。

また、従来のロータリジョイントではメンテナンス時に部品を個々に分解していくため、メンテナンス性が悪い問題がある。特に流体ポート数が多くなると、シール個数も増え、抵抗が増えるため、取付け・取り外し作業が困難となる。

本発明は、上述したごとく回転シャフトとディストリビュータの芯を簡易に一致させることでシールの寿命を向上させると共に、組立及びメンテナンスを簡易に行える構造とした回転テーブル装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、流体圧投入用投入口を有すると共に中央に成型穴を有するテーブル本体と、テーブル本体に回転可能に支承されると共に成型穴に回転可能に嵌合する内側筒形部を有する回転テーブルと、テーブル本体と軸受けを介して軸心中心に回転自在に設けられ前方へ回転テーブルを連結すると共に中央に貫通穴を有するスピンドルと、流体圧用の連通したディストリビュータ通路を有する筒形のディストリビュータと、ディストリビュータ内部へ繋がるシャフト通路および回転テーブル面側へ連通する吐出口を有し、ディストリビュータの内周面に回転可能に嵌合する回転シャフトと、テーブル本体とディストリビュータに連通するエンドプレート通路を有し、ディストリビュータに嵌合してテーブル本体に挿入される略円形状のエンドプレートとを備え、ディストリビュータと回転シャフトとでテーブル本体に供給された流体圧を回転シャフトの吐出口に導くロータリジョイントを形成し、ロータリジョイントが前記エンドプレートに嵌合され一体となして、回転テーブルの中央穴にテーブル本体後方より挿入され、回転シャフトが回転テーブルまたはスピンドルに固定されており、エンドプレートがテーブル本体の成型穴に遊嵌され、エンドプレートとテーブル本体との遊嵌部に弾性体を有してしている。

弾性体を有したエンドプレートがテーブル本体との芯を弾性体を介して軸心を合わせることにより軸心のズレを弾性体が吸収し、ロータリジョイントに負荷を与えること無く軸心を合わせることができる。ロータリジョイントにかかる負荷を無くすことでロータリジョイントの一部であるディストリビュータの環状溝に嵌装されたシールが均一に摺動面に接触することとなり、シールの寿命が延び、その結果、ロータリジョイントの寿命が延びることとなる。これにより、ロータリジョイントのメンテナンス回数を削減できる。

また、ロータリジョイントは回転シャフトとディストリビュータとのユニット化で構成されているため、メンテナンス時にはユニット毎の交換が可能となり、メンテナンス時にかかる時間短縮が可能となり、迅速な工場の復旧が行える。

また、ユニット化されたロータリジョイントはテーブル本体後方より脱着可能である。ロータリジョイントを後方から脱着することでメンテナンス時は、回転テーブル面上に固定して取付けられた治具等を取り外す必要がないため、ロータリジョイントの取り外す時間を短縮できる。

また、再組立時にも、回転テーブル面上に治具等を再取付けしなくて良いため、基準位置精度の再現の手間が省けることによって時間短縮が可能である。

また、回転テーブルに基準穴を設定することでロータリジョイントと回転テーブルの軸心を精密に一致させることが出来る。

また、テーブル本体とエンドプレートとの遊嵌部を０．１〜０．５ｍｍにすることで、より容易にロータリジョイントと回転テーブルの軸心を一致させることができる。

また、エンドプレートの流体経路用にエンドプレート側面に空けた穴を塞ぐためのプラグをテーブル本体から露出させないことで、切削水や切り粉による流体圧の漏れの原因を抑制している。

また、弾性体を様々な遊嵌部に複数個設置することで弾性体の成形精度に影響されにくくなる。１つの弾性体が僅かに不均一な変形をした場合でも、他の弾性体が補完することで相乗効果により、容易に軸心を合わせることが可能となる。

また、流体ポートを多数保有している２層構造のロータリジョイントであっても、０．１〜０．５ｍｍの遊嵌部に弾性体をいれることで簡易に芯を合わせることが可能である。
また、流体ポートを多数保有している２層構造のロータリジョイントであっても、胴厚を薄くすることが可能である。

本発明の実施例１に係るロータリジョイントを備えた回転テーブル装置の主要部の断面図である。 本発明の実施例２に係るロータリジョイントを備えた回転テーブル装置の主要部の断面図である。 本発明の実施例３に係るロータリジョイントを備えた回転テーブル装置の主要部の断面図である。

以下に本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明は、回転テーブル装置におけるロータリジョイントのメンテナンスを行う際の作業性の改善および効率化の発明であって、回転シャフトとディストリビュータを一体化し（以下ロータリジョイントという）、ロータリジョイントの組み込み方向をテーブル本体後方より組み込むこと、流体圧投入用投入口をテーブル本体の上部に設けることである。
これによって、回転テーブル側に取付けられた治具などを取り外すことなくロータリジョイントをテーブル本体後方から着脱可能となる。それによって、回転テーブル側の治具の芯出しが不要となり、メンテナンスの作業時間が短縮できる。また、流体圧投入投入口をテーブル本体の上部に設けることにより、テーブル本体を縦置きする際はテーブル本体後方が流体圧用のホースなどでかさばらず、テーブル本体をマシニング等に搭載する際、加工領域幅を広く確保できるようになる。また、流体圧投入投入口をテーブル本体の上部に設けることにより、テーブル本体を横置きにすることも可能となり、加工バリエーションを拡げることが可能である。

本発明の実施例１に係るロータリジョイントを備えた回転テーブル装置を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で用いる上下左右は、図面を正視したときの上下左右をいう。また図中で用いるａ両矢印は回転テーブル装置の幅のことをいう。
図１は、本発明の実施例１に係るロータリジョイントを備えた回転テーブル装置の主要部の断面図である。この回転テーブル装置は、テーブル本体１と、テーブル本体１に軸承され回転する回転テーブル２と、回転テーブル２の回転中心Ｃと同軸上に配置されたロータリジョイント３とを備えている。

テーブル本体１には、内部に軸受けＢを介して回転可能に支持された貫通穴を有するスピンドル４が備えられ、このスピンドル４の外周はウォームホイール５が同心状に固定されている。また、テーブル本体１には回転テーブル２の駆動用のウォーム６が回転駆動自在に支持されており、このウォーム６はサーボモータやステッピングモータ等図示しない駆動源に連動連結し、前記ウォームホイール５に噛みあっている。

テーブル本体１の上部には、１つまたは２つ以上の圧力流体８の投入口９と流体経路１０ａが形成されている。また、テーブル本体１の図１中の右側である後方は、取付けボルトにより固定された略円形状のエンドプレート７により塞がれている。

エンドプレート７には、テーブル本体１の１つまたは２つ以上の投入口９から投入された圧力流体８が流体経路１０ａを経由して流れるエンドプレート通路１０ｂが１つまたは２つ以上形成されている。

回転テーブル２は、スピンドル４および軸受けＢにより、回転テーブル２の回転中心Ｃに対して同軸状態で回転可能に支持されている。
回転テーブル２の中心部には、ロータリジョイント３の一部をなす後述の回転シャフト３ａが貫装され嵌合される基準となる嵌合穴Ｋが穿設されている。この嵌合穴Ｋと回転シャフト３ａの基準となる外周部との嵌合部１３を有することによって、回転テーブル２と回転シャフト３ａは一体となり、回転中心が一致し、回転テーブル２と回転シャフト３ａが連動して回転可能となる。

ロータリジョイント３は、空気や油などの流体を固定したテーブル本体１側から回動する回転テーブル２側に供給する機能を有している。このロータリジョイント３は、回転テーブル２の回転中心Ｃと同心状に配置された柱状の回転シャフト３ａと、回転シャフト３ａの外周に同心状に配置された筒状のディストリビュータ３ｂとから構成されている。

筒状であるディストリビュータ３ｂの内部には、エンドプレート７側のエンドプレート通路１０ｂを経由してディストリビュータ３ｂの内周側に流れ落ちるディストリビュータ通路１０ｃが１つまたは２つ以上形成されている。また、ディストリビュータ通路１０ｃから流れ落ちるディストリビュータ３ｂの内周側には環状溝１１がディストリビュータ通路１０ｃの個数分形成されている。また、環状溝１１と隣接する環状溝１１Ｒには、環状溝１１から環状溝１１に流体圧が移動しないようにＯリング等でシールされている。

柱状である回転シャフト３ａの内部には、１つまたは２つ以上の環状溝１１に連通するシャフト通路１０ｄが形成され、その図１中左側終端（回転テーブル２側）には１つまたは２つ以上の吐出口１２が設けられている。

そして、回転シャフト３ａとディストリビュータ３ｂとが一体となることでロータリジョイント３として構成され、回転シャフト３ａとディストリビュータ３ｂに各々形成された流体経路によって、空気及び油を固定部であるテーブル本体１側から回転部である回転テーブル２側に供給できるようになっている。

このようにして、事前に回転シャフト３ａとディストリビュータ３ｂを一体化（以下ロータリジョイントという）して、ロータリジョイント３をテーブル後方より回転テーブル２側に取付けられ、ロータリジョイント３の後方とエンドプレート７が取付けボルトによって固定されている。

エンドプレート７とテーブル本体１の嵌合部には遊嵌部Ｘが設けられている。遊嵌部とは、遊びを設けて嵌合する部分であって、本実施例では遊びは０．１〜０．５ｍｍのことを示すが、望ましくは０．０５ｍｍが好ましい。

この遊嵌部Ｘであるエンドプレート７とテーブル本体１との間には弾性体１４Ｘが嵌合されている。図１で示す本実施例では、弾性体１４Ｘはエンドプレート７に設けた環状溝に嵌合されているが、テーブル本体１に設けた環状溝に嵌合しても良い。

一般的に、回転シャフト３ａの外形部は回転テーブル２に設けられた嵌合穴Ｋを嵌合部１３として挿入されており、この嵌合部１３と遊嵌部Ｘの軸心を一致させることは、機械精度の問題や組付誤差などによって非常に困難である。

ロータリジョイント３の回転時に芯ぶれを抑制するためには、ロータリジョイント３の両端（回転シャフト３ａとディストリビュータ３ｂ）を同軸にして、回転テーブル２の回転軸芯とロータリジョイント３の回転軸芯とを同軸にする必要がある。

ロータリジョイント３の軸芯の回転テーブル２側（図１中の左側）は、回転テーブル２に設けられた嵌合穴Ｋへ回転シャフト３ａの端部の嵌合部１３が嵌合されることで、回転テーブル２と回転シャフト３ａは芯が出ている。

一方、ロータリジョイント３の図１中の右側（ディストリビュータ３ｂ）は取付けボルトでエンドプレート７に固定されている。エンドプレート７の外周とテーブル本体１の内周との間には、前述に記載の遊嵌部Ｘを備えており、軸芯を微調整させる遊び代を有している。

この遊嵌部Ｘへ弾性体１４Ｘを設けることにより、弾性体１４Ｘの弾力を全周からエンドプレート７へ作用させることが可能となる。
このエンドプレート７へ加わる作用力の大きさは、弾性体１４Ｘの変形量に準じて変動するため、ロータリジョイント３の芯ぶれの大きさに応じて弾性体１４Ｘの変形度合いが変わり、その変形度合いに応じて弾性体１４Ｘから弾力が作用する。

つまり、弾性体１４Ｘからのエンドプレート７への作用力は、ロータリジョイント３の芯ぶれの大きさに応じてエンドプレート７の芯ぶれを解消する方向に加わるため、ロータリジョイント３のエンドプレート７側の軸芯は、図１中の左側の同軸である回転テーブル２と回転シャフト３ａに対して、芯が出るように図１中の右側のエンドプレート７とディストリビュータが弾性体によって弾性的に調整される。

そのため、遊嵌部Ｘに弾性体１４Ｘを嵌合することで弾性体１４Ｘが弾性力により任意に変形し、回転テーブル２の軸心にロータリジョイント３の軸心が寄り、同軸となり結果、回転テーブル２とロータリジョイント３の軸心が一致することが可能となる。

前記の動作によって、今まで芯出しに有していた多大な時間も、遊びをもたせた隙間に弾性体を嵌合することで弾性力により自動に軸心が寄るため、同軸となり芯出しする必要がなくなるため、時間工数の削減にもなる。

図２は、本発明の実施例２に係るロータリジョイントを備えた回転テーブル装置の主要部の断面図である。
図２に示すように、図１のシリンダ１５とエンドプレート７を一体成型し、本実施例では部品点数を削減可能にしている。
また、テーブル本体１とエンドプレート７との間に遊嵌部Ｙを設け、エンドプレート７とスピンドル４との間に遊嵌部Ｚを設けており、遊嵌部Ｙには弾性体１４Ｙが嵌合され、遊嵌部Ｚには弾性体１４Ｚが嵌合されている。

図２で示す実施例のように２ヶ所の遊嵌部に弾性体を嵌合する方が相乗効果により芯出し不要の効果は高くなる。
図１、図２では遊嵌部の箇所を指定しているが、遊嵌部はそこだけに限らず、例えばスピンドルとディストリビュータとの間に設けても構わない。

また、遊嵌部に嵌合された弾性体が任意に変形し、回転テーブルの軸心にロータリジョイント３の軸心が一致する箇所であれば遊嵌部の位置はどこに設けても構わない。

また、図２で示す実施例では、図１のシリンダ１５とエンドプレート７を一体成型したことにより胴厚（a方向の幅）を薄くすることが可能である。それにより取付けボルトの削減など部品点数も削減することが可能となっている。

図３は、本発明の実施例２に係るロータリジョイントを備えた回転テーブル装置の主要部の断面図である。
図３に示すように、図２の回転テーブル装置に搭載のロータリジョイント３を２層構造のロータリジョイント３０に組み替えている。
図３で示す実施例は、図２の胴厚（a方向の幅）を薄くしたままロータリジョイント３を２層構造とすることでポート数を増やした例である。

２層構造のロータリジョイント３０は、回転テーブル２の回転中心Ｃと同心状に配置された柱状の回転シャフト３ａと、回転シャフト３ａの外周に同心状に配置された筒状のディストリビュータ３ｂと、ディストリビュータ３ｂの外周に同心状に配置された筒状の回転スリーブ３ｃとから構成されている。

筒状であるディストリビュータ３ｂは、エンドプレート側のエンドプレート通路１０ｂを経由して流れるディストリビュータ通路１０ｃと環状溝１１とが１つまたは２つ以上形成されている。また、環状溝１１と隣接する環状溝１１ＲはＯリング１８等でシールされている。
また、流体経路の一方がエンドプレート側に、もう一方が回転シャフト３ａ側に流れる流体経路１０ｅが１つまたは２つ以上形成されている。

柱状である回転シャフト３ａには、１つまたは２つ以上の環状溝１１に連通するシャフト通路１０ｄが形成され、その左端（回転テーブル２側）には１つまたは２つ以上の吐出口１２が設けられている。
また、回転シャフト３ａは、後述の回転スリーブ３ｃに形成された流体経路１０ｆを経由して流れる流体経路１０ｇが１つまたは２つ以上形成され、その左端（回転テーブル２側）には１つまたは２つ以上の吐出口１２ａが設けられている。

筒状である回転スリーブ３ｃには、１つまたは２つ以上の環状溝１１ａに連通する流体経路１０ｆが形成され、回転ローター３ｃの左側と回転シャフト３ａが取付けボルトによって固定されている。また、環状溝１１ａと隣接する環状溝１１ａＲはＯリング１８等でシールされている。

図３で示す実施例の構成（２層ロータリジョイント）であっても、前述の遊嵌部に弾性体を嵌合させることによって、芯出ししなくても、回転テーブルの軸心にロータリジョイント３０の軸心を一致させることが容易となる。

上記構成によれば、回転テーブル装置のメンテナンス時は、テーブル面の治具などは取付けたまま、ロータリジョイントを後方より容易に取り外すことが可能である。
また、取付ける際も、芯出しする必要がなく、時間工数の削減にもなる。
また、右側後方にポート投入口がないため、回転テーブル装置を縦置きに限らず、横置きも可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば流体の投入口を上面でなく手前側、または奥側でも構わない。もしくは右側でも構わない。ただし、右側の場合はテーブルの配置は横置きができないものとなる。
また、流体の吐出口を回転シャフトに設けているが、回転シャフトより、回転テーブル２の上面に設けるなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜に変更して実施することも可能である。

１ テーブル本体
２ 回転テーブル
３ ロータリジョイント
３０ ロータリジョイント
３ａ 回転シャフト
３ｂ ディストリビュータ
３ｃ 回転スリーブ
４ スピンドル
５ ウォームホイール
６ ウォーム
７ エンドプレート
８ 圧力流体
９ 投入口
１０ａ 流体経路
１０ｂ エンドプレート通路
１０ｃ ディストリビュータ通路
１０ｄ シャフト通路
１０ｅ 流体経路
１０ｆ 流体経路
１０ｇ 流体経路
１１ 環状溝
１１Ｒ 環状溝
１１ａ 環状溝
１１ａＲ 環状溝
１２ 吐出口
１２ａ 吐出口
１３ 嵌合部
１４Ｘ 弾性体
１４Ｙ 弾性体
１４Ｚ 弾性体
１５ シリンダ
１６ ピストン
１７ クランププレート
１８ Ｏリング
Ｂ 軸受け
Ｃ 回転中心
ａ 方向
Ｋ 嵌合穴

Claims (8)

1. 流体圧投入用投入口を有すると共に中央に成型穴を有するテーブル本体と、
   該テーブル本体に回転可能に支承されると共に前記成型穴に回転可能に嵌合する内側筒形部を有する回転テーブルと、
   前記テーブル本体と軸受けを介して軸心中心に回転自在に設けられ前方へ前記回転テーブルを連結すると共に中央に貫通穴を有するスピンドルと、
   流体圧用の連通したディストリビュータ通路を有する筒形のディストリビュータと、
   前記ディストリビュータ内部へ繋がるシャフト通路および回転テーブル面側へ連通する吐出口を有し、前記ディストリビュータの内周面に回転可能に嵌合する回転シャフトと、
   テーブル本体とディストリビュータに連通するエンドプレート通路を有し、前記ディストリビュータに嵌合してテーブル本体に挿入される略円形状のエンドプレートとを備え、
   前記ディストリビュータと回転シャフトとでテーブル本体に供給された流体圧を回転シャフトの吐出口に導くロータリジョイントを形成し、
   該ロータリジョイントが前記エンドプレートに嵌合され一体となして、回転テーブルの中央穴にテーブル本体後方より挿入され、回転シャフトが回転テーブルまたはスピンドルに固定されており、前記エンドプレートがテーブル本体の成型穴に遊嵌され、前記エンドプレートと前記テーブル本体との遊嵌部に弾性体を有してしていることを特徴とする回転テーブル装置。
2. 回転の基準となる嵌合穴が成形された回転テーブルと、
   回転の基準となる外周部を設けているロータリジョイントと、
   を備えた回転テーブル装置において、
   前記回転テーブルの嵌合穴と前記ロータリジョイントの外周部との嵌合部を有することによって回転テーブルとロータリジョイントの回転中心を一致する構成になされていることを特徴とする請求項１に記載の回転テーブル装置。
3. 前記エンドプレートに設置された弾性体が変形することでエンドプレートの中心とテーブル本体の中心を一致させることと回転テーブルとロータリジョイントの回転中心を一致させることを低負荷にて行う構成をなしていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転テーブル装置。
4. 遊嵌部が０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転テーブル装置。
5. 前記遊嵌部に設置された弾性体が１つまたは２つ以上で構成をなしていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の回転テーブル装置。
6. 前記遊嵌部はテーブル本体の成型穴とエンドプレートとの遊び部分であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の回転テーブル装置。
7. 前記遊嵌部はスピンドルの外周部とエンドプレートとの遊び部分であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の回転テーブル装置。
8. 前記遊嵌部はスピンドルの貫通穴とディストリビュータの外周部との遊び部分であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の回転テーブル装置。