JP2016070446A - 回転位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な工程で安価に十分な摩擦保持力を発揮してワークの確実な位置決めを行う。【解決手段】サーボモータ２に連結されたカム部材３に係合して回転駆動されるタレット４に一体に設けられたブレーキプレート５１と、当該ブレーキプレート５１に対して進退可能に設けられ、進出時にブレーキプレート５１を受圧プレート５２との間で挟持して摩擦抵抗によってタレット４を位置決めするブレーキピストン５３とを備え、ブレーキピストン５３によって挟持された際にブレーキプレート５１と互いに接触する受圧プレート５２およびブレーキピストン５３の端面の表面につき、硬化処理された上記表面に凹凸が形成されている。【選択図】 図３

Description

本発明は回転位置決め装置に関し、特に工作機械等の回転割出しに使用する回転位置決め装置に関するものである。

この種の回転位置決め装置には、作業時に工具から大きな荷重が付加されるため、当該荷重に耐えてワークを所定の角度位置で確実に保つことが要求される。そこで、例えば特許文献１では、位置決め時にクランプ機構で挟持されるブレーキディスクの両面の表面に、クランプ機構に対する摩擦係数を高めるための凹凸形状をショットピーニング等で形成し、かつその表面に凹凸形状を長期に維持するためにクロム等の硬質金属メッキ層を形成することによって摩擦保持力を向上させたものが提案されている。

特開２００９−２０８１８２

しかし、上記従来の装置では、硬質金属メッキ層を形成する工程に手間を要し、コスト高になるという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、簡易な工程で安価に十分な摩擦保持力を発揮してワークの確実な位置決めを行うことが可能な回転位置決め装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明では、駆動モータ（２）に連結されて回転させられる出力部材（４）に一体に設けられたブレーキプレート（５１）と、当該ブレーキプレート（５１）に対して進退可能に設けられ、進出時に前記ブレーキプレート（５１）を装置ハウジング（１）の内壁面（５２）との間で挟持して摩擦抵抗によって前記出力部材（４）を位置決めするブレーキピストン（５３）とを備え、前記ブレーキピストン（５３）によって挟持された際に互いに接触する前記内壁面（５２）、前記ブレーキプレート（５１）の板面、前記ブレーキピストン（５３）の端面の少なくとも一つの表面につき、硬化処理された前記表面に凹凸が形成されている。

本第１発明においては、ブレーキピストンによって挟持された際に互いに接触する装置ハウジングの内壁面、ブレーキプレートの板面、ブレーキピストンの端面の少なくとも一つの表面に凹凸を形成して表面粗さを大きくしてあるから、互いに接触した際に十分に大きな摩擦力を生じて、外力に抗してブレーキプレート、すなわちこれと一体の出力部材の回転を確実に停止することができ、もってワークの位置決めを確実に行うことができる。また、互いに接触する装置ハウジングの内壁面等はいずれも硬度を高くしてあるから、長期の使用によっても凹凸が摩耗することは無く十分に大きな摩擦力が維持される。そして、従来のように硬質金属メッキ層を形成する必要が無いから装置の製造工程が簡易であり、装置を安価に実現することができる。

本第２発明では、前記ブレーキピストン（５３）の外径を前記ブレーキプレート（５１）の外径とほぼ同じにして、当該ブレーキピストン（５３）の端面のうち最外周部に前記ブレーキプレート（５１）と接触する当接部（５３１）を設ける。

本第２発明においては、ブレーキプレートと接触する当接部をブレーキピストンの端面の最外周部に形成したから、ブレーキプレートはその最外周部で狭圧されることになり、特に倍力機構等を設けることなく比較的小さな狭圧力で大きなブレーキトルクを得ることができる。これにより、装置の簡素化とコンパクト化が実現される。

本第３発明では、前記ブレーキピストン（５３）の背後の油圧室（１３）内に、前記ブレーキピストン（５３）を前記ブレーキプレート（５１）から離間させる方向へ付勢する板バネ（５４）を配設する。

本第３発明においては、ブレーキピストンをブレーキプレートから離間させるように付勢する板バネを、ブレーキピストン背後の油圧室内に収納したから、装置の簡素化とコンパクト化が実現される。

本第４発明では、油圧ピストン（６１）と、当該油圧ピストン（６１）が開口から進入して前記ブレーキピストン（５３）を作動させる油圧を生じるシリンダ（６２）とを備え、前記油圧ピストン（６１）の後退端では前記シリンダ（６２）の開口に間隙（６２１）を生じて、当該間隙（６２１）を介して前記シリンダ（６２）の内空間が油リザーバ（１８）に連通するようになっている。

本第４発明においては、油圧ピストンが後退端に戻った時点で、シリンダ開口に生じた間隙を経て作動油が一時的に油リザーバから負圧となったシリンダ内に流入しても、余剰の作動油はシリンダ内から再び間隙を経て油リザーバに戻されるから、ブレーキピストン背後の油圧室内に残存油圧が生じることが避けられる。これにより、ブレーキピストンが後退端まで確実に戻されて、出力部材の自由な回転が保証される。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明の回転位置決め装置によれば、簡易な工程で安価に十分な摩擦保持力を発揮してワークの確実な位置決めを行うことができる。

回転位置決め装置の全体縦断面図である。 図１のII−II線に沿った回転位置決め装置の横断面図である。 図２のＡ部におけるブレーキ機構の拡大断面図である。 ブレーキピストンアッセンブリの側面図である。 図１のＢ部における油圧操作機構の拡大断面図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

図１には回転位置決め装置の全体縦断面図を示し、図２には図１のII−II線に沿った装置の横断面図を示す。装置ハウジング１の縦方向の半部１１内には駆動モータたるサーボモータ２が水平に配置されており、その出力軸２１はギア２２，２３を介して装置ハウジング１の他の半部１２内の下方に水平に配置された棒状のカム部材３に連結されている。カム部材３には中間位置に螺旋状に歯形３１が形成されている。カム部材３の上方には出力部材としてのタレット４が配設されている。

タレット４の回転軸４１は筒状で（図２）、カム部材３と直交するように配置されている。タレット４の外周には等間隔で多数のローラ部材４２が外周面に平行に回転可能に設けられており、タレット４の外周下辺部に位置する複数のローラ部材４２がカム部材３の歯形３１に係合している。上記回転軸４１は回転位置決め装置の出力軸となっており、図略の機構を介してワークが固定される。サーボモータ２に回転指令が与えられるとカム部材３を介してタレット４が所定角度位置へ回転させられ、タレット４と一体の出力軸４１も所定角度位置へ回転させられる。

所定角度位置に回転したタレット４を外力に抗して確実に位置決めするためにブレーキ機構５が設けられている。ブレーキ機構５は内周部がタレット４の側面に固定された円環状のブレーキプレート５１を備えており（図３）、ブレーキプレート５１の一面に近接する装置ハウジング１の隔壁には、その内壁面を構成する、ブレーキプレート５１とほぼ同じ外径の円環状の受圧プレート５２が固定されている。また、ブレーキプレート５１の他面に近接してブレーキピストン５３が位置しており、ブレーキピストン５３はブレーキプレート５１とほぼ同じ外径の円環状をなすとともに、装置ハウジング１内でブレーキプレート５１に対し進退移動可能に保持されている。

ブレーキプレート５１に対向するブレーキピストン５３の側面（端面）は最外周部を一定幅で突出させて当接部５３１としてある。ここで、受圧プレート５２およびブレーキピストン５３は焼入れ処理によってその硬度を高くしてあり、かつ受圧プレート５２のブレーキプレート５１に対向する板面およびブレーキピストン５３の当接部５３１の表面にはそれぞれショットブラスト処理によって凹凸を形成してその表面粗さを大きくしてある。なお、焼入れ処理および凹凸の形成をブレーキプレート５１の片面ないし両面にも行い、あるいは受圧プレート５２およびブレーキピストン５３に代えてブレーキプレート５１のみに行うようにしても良い。

ブレーキピストン５３の背後には装置ハウジング１の内壁との間に円環状の油圧室１３が形成されている。この油圧室１３には後述する油圧操作機構６（図１）に通じる油供給路１４が連通しており、ブレーキ機構５の作動時には油圧室１３に圧油が供給されてブレーキピストン５３がブレーキプレート５１方向へ進出させられ、ブレーキピストン５３の当接部５３１と受圧プレート５２との間でブレーキプレート５１を狭圧する。当接部５３１はブレーキピストン５３の端面の最外周部に形成されているから、ブレーキプレート５１はその最外周部で狭圧される。この結果、特に倍力機構等を設けることなく比較的小さな狭圧力で大きなブレーキトルクを得ることができ、ブレーキ機構５の簡素化とコンパクト化が実現される。

当接部５３１および受圧プレート５２の表面は既述のように凹凸を形成して表面粗さを大きくしてあるから、ブレーキプレート５１と接触した際に十分に大きな摩擦力を生じて、外力に抗してタレット４の回転を確実に停止しこれを位置決めする。また、ブレーキピストン５３および受圧プレート５２はいずれも硬度を高くしてあるから、長期の使用によっても凹凸の摩耗は最小限に抑えられて十分に大きな摩擦力が維持される。

ブレーキピストン５３の背後の油圧室１３内にはリング状の板バネ５４が配設されている（図４）。この板バネ５４はリングの複数個所が、ブレーキピストン５３と装置ハウジング１の内壁を構成する部材５５とに交互にねじ止め固定されて、ブレーキピストン５３を常時後退方向、すなわちブレーキプレート５１から離間する方向へ付勢している。これにより、油圧室１３への圧油の供給が停止されるとブレーキピストン５３は速やかにブレーキプレート５１から離間してブレーキプレート５１の狭圧状態が解消され、タレット４が回転可能となる。このように、ブレーキピストン５３を後退付勢する付勢部材を板バネ５４として、ブレーキピストン５３背後の狭小な油圧室１３内に収納したから、これによってもブレーキ機構５の簡素化とコンパクト化が実現される。

装置ハウジング半部１２内のタレット４に近い上方位置に油圧操作機構６が設けられている。油圧操作機構６の詳細を図５に示す。油圧操作機構６は、大径の基部から水平に小径のピストン部が延びる油圧ピストン６１を備えており、基部６１１に区画されてその前後にそれぞれ空気室１５，１６が形成されている。ピストン部６１２の先端は装置ハウジング１の内壁に形成されたシリンダ６２の開口に臨んでおり、シリンダ６２内の空間が油供給路１４を経てブレーキピストン５３（図３）背後の油圧室１３に連通している。

油圧ピストン６１が後退している図５に示す状態では、シリンダ６２内の空間はピストン部６１２先端とシリンダ６２の開口周縁との間に形成された間隙６２１と油流通路１７を経て装置ハウジング１の頂部内に形成された油リザーバ１８に通じている。この油リザーバ１８には作動油が貯留されるとともに大気に連通している。なお、ピストン部６１２が貫通する隔壁の開口内周にはピストン部６１２外周に接するシール部材６１３，６１４が長手方向の二箇所にそれぞれ配置されている。

ブレーキ機構５を作動させる際には空気室１５に圧空を供給する。これにより油圧ピストン６１が前進させられてシリンダ６２内に進入し、シリンダ６２の開口が閉鎖されてシリンダ６２内の油圧が上昇し、圧油が油圧室１３（図３）内に供給される。これによりブレーキピストン５３がブレーキプレート５１方向へ進出させられて既述のようにブレーキ機構５が作動し、タレット４の回転が停止させられる。

ブレーキ機構５の作動を解除する場合には圧空の供給を空気室１５から空気室１６へ切り換える。これにより油圧ピストン６１が後退させられ、油圧室１３内への圧油の供給が停止する。この結果、ブレーキピストン５３が板バネ５４のバネ力で後退させられてブレーキ機構５の作動が解除され、タレット４の回転が可能になる。油圧ピストン６１が図５に示す後退端に至ると、ピストン部６１２の先端とシリンダ６２の開口縁との間に間隙６２１が形成され、この間隙６２１を経てシリンダ６２内の空間が油リザーバ１８に連通してシリンダ６２内が大気に戻される。

このような構造によれば、油圧ピストン６１が後退端に戻った時点で、シリンダ６２の開口縁との間に生じた間隙６２１を経て作動油が一時的に油リザーバ１８から負圧となっているシリンダ６２内に流入しても、余剰の作動油は大気圧に戻ったシリンダ６２内から再び間隙を経て油リザーバ１８に戻される。これにより、ブレーキピストン５３背後の油圧室１３内に残存油圧が生じることが避けられ、ブレーキピストン５３が後退端まで確実に戻されて、ブレーキ機構５の作動が完全に解除される。なお、ピストン部６１２の外周に接してその長手方向の二箇所に設けられたシール部材６１３，６１４によって、作動油の漏れは確実に防止される。

受圧プレート等に凹凸を形成する方法はショットブラスト処理に限られず、研削等の機械加工処理、腐食等の化学的処理によって形成することができる。硬度を高くするための焼入れ処理は、塩浴処理、高周波熱処理、真空熱処理、浸炭、窒化などいかなる方法であっても良い。また超硬材などもともと硬度の高い素材で受圧プレート等を成形して、これに凹凸を形成するようにしても良い。さらに、駆動モータの回転伝達は上記実施形態のようなカム部材と出力部材たるタレット外周のローラ部材による以外に、ウォーム部材とこれに噛合する出力部材たるウォームホイールの歯形によっても良い。

１…装置ハウジング、１３…油圧室、１８…油リザーバ、２…サーボモータ（駆動モータ）、３…カム部材、４…タレット（出力部材）、５…ブレーキ機構、５１…ブレーキプレート、５２…受圧プレート（内壁面）、５３…ブレーキピストン、５３１…当接部、５４…板バネ、６…油圧操作機構、６１…油圧ピストン、６２…シリンダ、６２１…間隙。

Claims (4)

1. 駆動モータに連結されて回転させられる出力部材に一体に設けられたブレーキプレートと、当該ブレーキプレートに対して進退可能に設けられ、進出時に前記ブレーキプレートを装置ハウジングの内壁面との間で挟持して摩擦抵抗によって前記出力部材を位置決めするブレーキピストンとを備え、前記ブレーキピストンによって挟持された際に互いに接触する前記内壁面、前記ブレーキプレートの板面、前記ブレーキピストンの端面の少なくとも一つの表面につき、硬化処理された前記表面に凹凸が形成されている回転位置決め装置。
2. 前記ブレーキピストンの外径を前記ブレーキプレートの外径とほぼ同じにして、当該ブレーキピストンの端面のうち最外周部に前記ブレーキプレートと接触する当接部を設けた請求項１に記載の回転位置決め装置。
3. 前記ブレーキピストンの背後の油圧室内に、前記ブレーキピストンを前記ブレーキプレートから離間させる方向へ付勢する板バネを配設した請求項１又は２に記載の回転位置決め装置。
4. 油圧ピストンと、当該油圧ピストンが開口から進入して前記ブレーキピストンを作動させる油圧を生じるシリンダとを備え、前記油圧ピストンの後退端では前記シリンダの開口に間隙を生じて、当該間隙を介して前記シリンダの内空間が油リザーバに連通するようになっている請求項１ないし３のいずれかに記載の回転位置決め装置。

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