JP2017089806A - 回転テーブル装置のクランプ機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】回転テーブル装置の回転をクランプ、アンクランプするクランプ機構で、クランプする部材を一方の方向に付勢する板バネにかかる応力集中を分散させる。【解決手段】板バネのスプリングディスク１０は、ピストン９とリアプレート８に固定ボルト１２ａ、１２ｂで固定されている。圧縮空気を作用させることによってピストンを移動させ、クランプ部材１３ピストンでシャフト１に固定されているブレーキディスク６を挟み、又はその挟みを開放することで、シャフト１をクランプ、アンクランプする。スプリングディスク１０はピストンをクランプ、アンクランプのどちらか一方へ付勢している。ピストンの移動によりスプリングディスク１０は変形し、固定ボルト１２ａ、１２ｂの近傍に応力集中が発生するが、リング状の板１１が固定ボルト１２ａの頭部とスプリングディスク１０との間に配置されて固定されていることにより、応力集中が分散される。【選択図】図２

Description

本発明は、工作機械で用いられる回転テーブル装置に関し、特に、回転テーブルを静止状態に保持するクランプ機構に関する。
従来、回転テーブル装置の回転駆動機構として、非可逆回転性を備えるウォームギヤ機構が一般的に採用されている（特許文献１参照）。しかし、このウォームギヤ機構の場合、ウォームとウォームホイールとが噛み合う構造であり、微小ながらバックラッシを有するため、テーブルを静止状態にしても、そのバックラッシの量だけガタが生じ、割り出ししたテーブルの角度が狂い、テーブル上に保持した工作物の加工精度に支障を来たすことになる。
そこで、回転テーブルを静止した際、その静止位置を保持するために、クランプ機構が使用される。たとえば、特許文献２には、ダイレクトドライブ構造の回転駆動装置からの回転運動をテーブルに伝達するシャフトに固定され、該シャフトと一体回転するブレーキディスクを設けるとともに、該ブレーキディスクを固定材との間で挟み込み可能に設けられたピストンを設け、ピストンに空気圧を作用させ、ブレーキディスクをピストンと固定材との間で挟み込み、ブレーキディスクと固定材との間に発生する摩擦力により、ブレーキディスクと一体のシャフトの動きをクランプし、シャフトにつながる回転テーブルを静止状態に保つようにした回転テーブルが開示されている。このように、ダイレクトドライブ構造の回転駆動装置の回転テーブルでは、モータの動力以外にテーブルを静止状態に保つ機構は存在しないため、クランプ機構が必要とされる。
特許第３６６４４７１号公報 特開２０１２−２０２４８４号公報
ブレーキディスクを固定材に押圧しクランプする機構では、通常、空気圧や油圧が加えられていない場合にクランプ、もしくはアンクランプ方向の一方に付勢する付勢機構が設けられている。この付勢機構には板バネが使用される場合が多く、板バネは、空圧や油圧が加えられていないとき、弾性変形の復帰力によってクランプする方向またはアンクランプする方向の何れか一方へ付勢する付勢機能と、ピストンによりクランプした際のクランプトルクを向上させる二つの機能がある。この板バネはボルト等でピストンと回転テーブルのリアプレート等に固定される必要があるが、クランプ−アンクランプ時に屈曲し、クランプ時には、回転トルクが加わることから、固定部に応力が集中し、経年変化で亀裂が発生しやすい。
そこで、本発明の目的は、板バネの固定部に加わる応力集中を軽減させるクランプ機構を提供することにある。
ケース内に回転自在に設けられ、端部に加工物や治具などを固定するシャフトに相対回転不能に設けられたブレーキディスクに対し、該ブレーキディスクをクランプし前記シャフトの回転を不可能にし、前記ブレーキディスクをアンクランプし前記シャフトの回転を可能にする回転テーブル装置のクランプ機構において、本願請求項１に係る発明は、作動流体によって前記ブレーキディスクをクランプする方向またはアンクランプする方向に駆動されるピストンと、前記ケースに固定されているリアプレートと前記ピストンとに固定され、弾性変形の復帰力によって前記ピストンを常時クランプする方向またはアンクランプする方向の何れか一方へ付勢する板バネとを備え、この板バネは、前記リアプレートもしくは前記ピストンのいずれか一方もしくは両方にリング状の板を介して固定されているものとした。
請求項２に係る発明においては、前記リング状の板は、前記板バネを前記ピストン及びリアプレートに固定する固定手段と板バネとの間に設けられていることを特徴とする。さらに、請求項３に係る発明は、前記固定手段は固定ボルトで構成し、前記リング状の板は、該固定ボルトの頭部と板バネとの間に設けられているものとした。
請求項４に係る発明は、前記リング状の板を、前記リアプレートもしくはピストンの固着対象と板バネとの間に設けるものとした。
板バネは、回転テーブルをクランプ−アンクランプすることに、屈曲を繰り返すが、屈曲時に該板バネを固定している固定部に応力が集中するが、この固定部にリング状の板を介在させて固定していることから、板バネの固定部に加わる応力集中を軽減させ、板バネの固定部における亀裂及び塑性変形を防止することができる。
本発明の実施形態のクランプ機構を備えたダイレクトドライブ機構を持つ回転テーブル装置の中心線を通る面で切断した断面図である。 同実施形態におけるスプリングディスクの固定部の拡大図である。 同実施形態において用いられるリング状の板の例の平面図である。 同実施形態において、リング状の板の配置位置を変えスプリングディスクとピストンとの間に配置した例を示す図である。 同実施形態において、リング状の板の配置位置を変えスプリングディスクとリアプレートに固定する固定ボルトの頭部との間に配置した例を示す図である。 同実施形態において、リング状の板の配置位置を変えスプリングディスクとリアプレートとの間に配置した例を示す図である。 同実施形態において、リング状の板の配置箇所を増やし、スプリングディスクと固定ボルトの頭部との間に配置した例を示す図である。 同実施形態において、リング状の板の配置箇所を増やし、スプリングディスクとピストン及びリアプレートとの間に配置した例を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の実施形態のクランプ機構を備えた、ダイレクトドライブ機構を持つ割出し回転テーブル装置を、その中心線を通る面で切断した断面図である。また、図２は同実施形態における板バネであるスプリングディスクの固定部の拡大図である。
端部に加工物や治具が固定可能にされたシャフト１は、ケース２に固定されたハウジング３に軸受４を介して回転自由に支持されている。シャフト１を回転駆動するためのモータのステータ５ａがハウジング３に固定されており、モータのロータ５ｂがシャフト１に取り付け固定され、ケース２に対しては回転自由に支持されている。シリンダ７及びリアプレート８もケース２に対して固定されている。ブレーキディスク６はシャフト１の端面と取り付け部材１４の端面とで挟持される。これによって、ブレーキディスク６はシャフト１に相対回転不能に結合されており、ケース２に対してシャフト１と共に回転自由に動作する。ピストン９はケース２に固定されているリアプレート８とシリンダ７によって構成された溝形状の中に収納されている。また、ケース２に固定されたクランプ部材１３がブレーキディスク６のディスク面と対面している。
板バネのスプリングディスク１０は、固定部１０ａ、固定部１０ｂおよび、固定部１０ａと固定部１０ｂとを支持する支持部１０ｃから構成されている。スプリングディスク１０は固定部１０ａが固着手段の固定ボルト１２ａでピストン９に固定され、固定部１０ｂが固定ボルト１２ｂでリアプレート８に固定されている。このことによりピストン９がシャフト１に対して回転するのを防止している。また、スプリングディスク１０は両固定部１０ａ，１０ｂを支持する支持部１０ｃの弾性変形による反発力によって、ブレーキディスク６が常にクランプされる方向に付勢されるように構成されている。なお、スプリングディスク１０の弾性変形による反発力を、ブレーキディスク６が常にアンクランプ方向に付勢するように構成してもよい。
本発明においては、スプリングディスク１０の固定部付近に応力が集中することから、リング状の板１１を介在させて、スプリングディスク１０をピストン９、リアプレート８に固定することによって、応力集中を分散させている。
図１、図２に示す実施形態では、リング状の板１１がスプリングディスク１０の固定部１０ａと固着手段との間（固定ボルト１２ａの頭部との間）に配置され固定されている。
ピストン９は溝形状内を前後に動作することが可能になっており、作動流体としての圧縮空気によって移動が可能なように前記溝形状内はピストン９を介してクランプ用の空気室１５ａとアンクランプ用の空気室１５ｂに分かれている。２つの空気室へのエアーの制御は電磁弁（図示せず）によって行われる。
クランプ指令が入力されると空気室１５ａに圧縮空気が流れ込み、かつ空気室１５ｂの圧縮空気が空気室１５ｂ外へ排気される様に電磁弁が作動し、ピストン９がブレーキディスク６側に動作し、ブレーキディスク６をピストン９とケース２に固定されたクランプ部材１３によって挟持することにより、シャフト１は回転不可能な状態となる。逆にアンクランプ指令が入力されると空気室１５ｂに圧縮空気が流れ込み、かつ空気室１５ａの圧縮空気が空気室１５ａ外へ排気される様に電磁弁が作動し、ピストン９が逆方向に動くことによりブレーキディスク６はピストン９及びクランプ部材１３から開放され、シャフト１は回転自由な状態となる。なお、本実施形態ではピストン９を駆動する作動流体として、圧縮空気を用いたが、作動油等の他の作動流体を用いてもよい。
リング状の板１１は、図１、図２においてスプリングディスク１０の固定部１０ａと固定ボルト１２ａの頭部との間に配置されている。これにより、クランプ・アンクランプ時に、スプリングディスクのボルト周辺の応力集中を分散することが出来るので、スプリングディスク１０の固定部１０ａにおける亀裂及び塑性変形を防止する。
図３は、リング状の板１１の平面図であり、リング状で固定ボルト等の固定手段の周りに部材が配置されておればよいものであり、（ａ）〜（ｃ）に示すような種々の形状をとることができる。
また、リング状の板１１は、図１、図２においては、スプリングディスク１０をピストン９に固定する位置のスプリングディスク１０の固定部１０ａと固定ボルト１２ａの頭部との間に配置されていたが、スプリングディスク１０をリアプレート８に固定する位置のスプリングディスク１０の固定部１０ｂと固定ボルト１２ｂの頭部との間に配置しても、又は、スプリングディスク１０を固定する固着対象のピストン９又はリアプレート８とスプリングディスク１０との間に配置してもよい。
図４は、固定ボルト１２ａで固定するスプリングディスク１０の固定部１０ａとピストン９の間にリング状の板１１を配置した場合を示している。
図５は、リアプレート８に固定するスプリングディスク１０の固定部１０ｂと固定ボルト１２ｂの頭部との間にリング状の板１１を配置して固定する場合を示している。
図６は、固定ボルト１２ｂでリアプレート８に固定するスプリングディスク１０の固定部１０ｂとリアプレート８の間にリング状の板１１を配置し固定する場合を示している。
図７は、スプリングディスク１０をピストン９、リアプレート８に固定する、固定部１０ａと固定ボルト１２ａの頭部との間、及び固定部１０ｂと固定ボルト１２ｂの頭部との間の両方にリング状の板１１を配置し固定する場合を示している。
図８は、スプリングディスク１０をピストン９に固定する固定部１０ａとピストン９の間、及びリアプレート８に固定する固定部１０ｂとリアプレート８の間の両方にリング状の板１１を配置し固定する場合を示している。
図２〜図８に示されているように、リング状の板１１がスプリングディスク１０を固定するいずれかの場所に配置されれば、固定部周辺の応力集中を分散することができるので、スプリングディスク１０の固定部における亀裂及び塑性変形を防止することができる。
上述した実施形態では、ダイレクトドライブ機構の回転テーブルに本発明を適用した例を示したが、ウォームギヤ構造の駆動機構等の別の駆動機構の回転テーブルにも本発明は適用できる。また、駆動機構を持たない回転テープ装置にも適用できるものである。
１ シャフト
２ ケース
３ ハウジング
４ 軸受
５ａ ステータ
５ｂ ロータ
６ ブレーキディスク
７ シリンダ
８ リアプレート
９ ピストン
１０ スプリングディスク
１０ａ、１０ｂ 固定部
１０ｃ 支持部
１１ リング状の板
１２ａ、１２ｂ 固定ボルト
１３ クランプ部材

Claims (4)

  1. ケース内に回転自在に設けられ、端部に加工物や治具などを固定するシャフトに相対回転不能に設けられたブレーキディスクに対し、該ブレーキディスクをクランプし前記シャフトの回転を不可能にし、前記ブレーキディスクをアンクランプし前記シャフトの回転を可能にする回転テーブル装置のクランプ機構において、
    作動流体によって前記ブレーキディスクをクランプする方向またはアンクランプする方向に駆動されるピストンと、
    前記ケースに固定されているリアプレートと前記ピストンとに固定され、弾性変形の復帰力によって前記ピストンを常時クランプする方向またはアンクランプする方向の何れか一方へ付勢する板バネとを備え、
    前記板バネは、前記リアプレートもしくは前記ピストンのいずれか一方もしくは両方にリング状の板を介して固定されていることを特徴とする回転テーブル装置のクランプ機構。
  2. 前記リング状の板は、前記板バネを前記ピストン及びリアプレートに固定する固定手段と板バネとの間に設けられている請求項１の回転テーブル装置のクランプ機構。
  3. 前記固定手段は固定ボルトで構成され、前記リング状の板は、該固定ボルトの頭部と板バネとの間に設けられている請求項２の回転テーブル装置のクランプ機構。
  4. 前記リング状の板は、前記リアプレートもしくはピストンの固着対象と板バネとの間に設けられている請求項１記載の回転テーブル装置のクランプ機構。
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