JP2017205860A - 工作機械用の回転テーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フレームの収容孔内で軸受によって回転軸が回転可能に支持されると共に回転軸が高速で回転駆動される工作機械用の回転テーブル装置において、摩耗等に起因するシール性能の低下が発生せず、完全なシール状態を実現可能な構成のシール装置を提供する。【解決手段】前記回転テーブル装置において、軸受よりもテーブル側でフレームの収容孔の内周面及び回転軸の外周面によって画定されるフレームの内部の空隙による空気流路に対し圧縮空気が供給されることでフレームの内部から圧縮空気を噴出させてフレームの内部への異物の侵入を防止するエアシール機構を備え、空気流路は、当該空気流路における最も下流側の部分である噴出部よりも上流側に貯留部を有し、貯留部は、空気流路における当該貯留部よりも下流側の部分の流路幅よりも大きい流路幅を有することを特徴とする回転テーブル装置。【選択図】 図１

Description

本発明は、ワークが取り付けられる円盤状のテーブルが一端に固定された回転軸と、該回転軸を収容するための収容孔を有すると共に該収容孔内で軸受によって前記回転軸を回転可能に支持するフレームと、前記回転軸を回転駆動する駆動装置と、割出し加工時において前記回転軸を割り出された角度位置で保持するためのクランプ装置とを備え、前記駆動装置により前記回転軸が周速１０ｍ／ｓ以上で回転駆動される工作機械用の回転テーブル装置に関するものである。

一般的に、工作機械用の回転テーブル装置は、ワークが取り付けられる円盤状のテーブルが一端に固定された回転軸と、その回転軸を収容するための収容孔を有すると共にその収容孔内で軸受を介して回転軸を回転可能に支持するフレームとを備え、その回転軸が駆動モータを駆動源とする駆動装置によって回転駆動される構成となっている。その上で、そのような回転テーブル装置は、工作機械において、テーブルを連続的に回転させながらワークの加工を行うコンタリング加工や、割り出した角度位置で回転軸を固定してワークの加工を行う位置決め加工を行うために用いられている。なお、回転テーブル装置は、そのように位置決め加工を行うためにも用いられるため、駆動装置によって割り出された角度位置で回転軸を保持する（角度位置を固定する）ためのクランプ装置も備えている。

また、そのような回転テーブル装置においては、ワークの加工時に使用されるクーラント液や加工時に発生する切粉等がフレームの内部に侵入するのを防ぐために、フレームにおける収容孔のテーブル側の端部に、回転軸とフレームとの間に介在させるかたちでシール部材やシール機構（以下、総称して「シール装置」と言う。）を備える構成が一般的となっている。そして、特許文献１に開示された回転テーブル装置も、そのようなシール装置を備えている。因みに、特許文献１に開示されたそのシール装置は、接触式のオイルシールである。また、回転テーブル装置に用いられるシール装置としては、特許文献１に開示されたオイルシール以外にも、接触式のシール部材としてのＶリング等や、非接触式のシール機構としてのラビリンスシール等が存在する。

特開２００９−１８４０２１号公報

ところで、回転テーブル装置において、シール装置として、前記のようなオイルシールやＶリング等の接触式のシール部材や、非接触式のラビリンスシールを採用した場合、以下のような問題が発生する場合がある。

先ず、接触式のシール部材の場合、そのシール部材は、フレーム及び回転軸のうちの一方に固定されて他方と摺接するかたちで設けられる。そのため、シール部材は、回転軸が回転駆動されることに伴って回転軸又はフレームと摺動する状態となるため、摩耗が避けられないものとなっている。そして、その摩耗が進むと、回転テーブル装置におけるシール部材によるシール性能が低下してしまう。その上で、本発明が前提とするような周速が１０ｍ／ｓ以上といった高速で回転軸が回転駆動される使用条件で回転テーブル装置が用いられる場合には、シール部材の摩耗によるシール性能の低下が早期に発生してしまう。

なお、回転テーブル装置において、前記のようにシール性能が低下すると、前記したクーラント液や切粉等がフレーム内へ侵入し易くなってしまう。そのため、摩耗に伴ってシール部材を交換する作業を行う必要があるが、前記のような使用条件で用いられる回転テーブル装置においては、その交換作業を頻繁に行わなければならなくなる。

また、特にＶリング等のシール部材の場合、設計上（あるいは装置構成上）等の理由により、そのシール部材が回転軸側に固定されるかたちで設けられる場合がある。その場合、回転軸が前記のように高速で回転駆動されると、シール部材におけるフレームとの接触部分が浮き上がり、シール部材とフレームとの間に隙間が生まれてしまう。その結果、その隙間からクーラント液や切粉等が侵入し易くなってしまうため、シール部材によるシール性能が著しく低下する。

また、ラビリンスシールの場合は、相対回転する部分が接触しない（非接触式の）機構であるため、前記のような接触式のシール部材とは異なり、摩耗に起因するシール性能の低下が生じることは無い。しかし、ラビリンスシールの場合、非接触という構造であるが故に、接触式のシール部材と比べてシール性能の面において劣っており、場合によっては、その内部の隙間に対しクーラント液が毛細管現象によって浸透してしまってフレーム内部へクーラント液が侵入してしまう虞があり、完全なシール状態を実現できないという問題がある。

そこで、そのような従来の装置の問題点を鑑み、本発明は、前述のような構成の回転テーブル装置であって、前記のように回転軸が高速で回転駆動される使用条件下で使用される回転テーブル装置において、摩耗等に起因するシール性能の低下が発生することのない構成でありながらも、完全なシール状態を実現可能なシール装置を提供することである。

本発明は、ワークが取り付けられる円盤状のテーブルが一端に固定された回転軸と、その回転軸を収容するための収容孔を有すると共にその収容孔内で軸受によって前記回転軸を回転可能に支持するフレームと、前記回転軸を回転駆動する駆動装置と、割出し加工時において前記回転軸を割り出された角度位置で保持するためのクランプ装置とを備え、前記駆動装置により前記回転軸が周速１０ｍ／ｓ以上で回転駆動される工作機械用の回転テーブル装置を前提とする。

そして、本発明は、前記目的を達成すべく、その前提とする回転テーブル装置が、以下のように構成されていることを特徴とする。

前記回転テーブル装置は、前記フレームにおける前記収容孔の内周面及び前記回転軸の外周面によって画定される前記フレームの内部の空隙であって前記軸受よりも前記テーブル側に位置する空隙に連通するように前記フレームに形成された供給流路を含むエアシール機構であって、前記供給流路によって圧縮空気が供給されることで前記空隙が空気流路として機能すると共に該空気流路に対し圧縮空気が供給されることで前記フレームの内部から圧縮空気を噴出させて前記フレームの内部への異物の侵入を防止するエアシール機構を備えている。そして、前記空気流路は、当該空気流路における最も下流側の部分である噴出部よりも上流側に貯留部を有しており、前記貯留部は、前記空気流路における当該貯留部よりも下流側の部分の流路幅よりも大きい流路幅を有している。

なお、前記における「流路幅」とは、前記空気流路中に供給された圧縮空気の前記噴出部へ向けた流れの方向に対し直交する方向において前記空気流路を画定している前記フレームと前記フレーム又は前記回転軸との間隔のことである。但し、ここで言う「前記噴出部へ向けた流れの方向」とは、前記空気流路に圧縮空気が供給されることによって前記空気流路内に生じる圧縮空気の流れのうちの前記空気流路の円周方向へ向けた流れを除く流れの方向である。より詳しくは、前記空気流路は、前記回転軸周りにおいて円周状に存在しており、その前記空気流路に対し圧縮空気が供給されることに伴い、前記空気流路における供給流路側の略同一円周上の位置（最上流側）から前記噴出部の側へ向けて圧縮空気が流れて前記圧縮空気が前記噴出部から噴出するが、前記空気流路内においては、その方向の流れに加え、前記空気流路の円周方向への圧縮空気の流れも生じる。しかし、ここで言う「前記噴出部へ向けた流れの方向」は、「噴出部へ向けた」と記載する通り、前記円周方向へ向けた流れの方向は含まず、前記上流側から前記噴出部へ向けた流れの方向のみを指す。

本発明においては、回転テーブル装置は、前記したフレーム内に存在する空隙に対しフレームに形成された供給流路が連通されると共に、外部に設けられた空気供給装置から供給流路を介してその空隙に対し圧縮空気が供給されることで、その空隙が圧縮空気の空気流路として機能する構成となっている。そして、その回転テーブル装置においては、その空気流路が最も下流側の部分である噴出部においてテーブル側の外部に連通していることから、その空気流路に対し圧縮空気が供給されることで、空気流路における噴出部からテーブル側の外部へ向けて圧縮空気が噴出されることとなる。それにより、本発明の回転テーブル装置によれば、少なくともワークの加工時において空気流路に対し圧縮空気を供給して噴出部から圧縮空気が噴出される状態とすることにより、その加工時において使用されるクーラント液やその加工時において発生する切粉等の異物のフレーム内部への侵入が、噴出部から噴出される圧縮空気の作用によって防止される。

なお、前記異物は、フレーム内の前記空隙におけるテーブル側の開口から侵入するものであり、本発明が対象とするシール装置は、その空隙内の前記開口付近に前記異物の侵入を防止するシール効果を生じるシール要素を存在させることで、前記異物の侵入を防止するものである。その上で、本発明による回転テーブル装置においては、そのシール要素は、圧縮空気であり、部材の接触によってシール状態を実現する接触式のシール部材とは異なるものであるから、その回転テーブル装置におけるシール装置は、非接触式のシール装置となっている。従って、前記した接触式のシール部材のような摩耗に起因するシール性能の低下が生じることはない。しかも、そのシール要素としての圧縮空気は、前記空隙の前記開口付近の全体に亘って存在しており、同じ非接触式のシール装置であるラビリンスシールとは異なり、その存在範囲内にクーラント液が侵入し得る空間（隙間）が存在していないため、そのシール装置は、完全なシール状態を実現し得るものとなっている。

ところで、前記のように圧縮空気によってシール状態を実現するにあたっては、フレーム内において環状に形成されている前記空隙から成る空気流路の前記噴出部全体から所望の圧力の圧縮空気が噴出される状態となることが望まれる。しかし、供給流路を介して空気流路に供給される圧縮空気が直接的に前記噴出部から噴出されるような構成では、前記噴出部の（円周方向における）各部から噴出される圧縮空気の噴出量は、空気流路に対する供給流路の連通位置に近い方が多くなり、その連通位置から離れるにつれて少なくなってしまう。そのため、その構成では、前記連通位置から離れた前記噴出部の部分において、所望の圧力の圧縮空気が噴出されない状態が発生する虞がある。

それに対し、本発明による回転テーブル装置は、シール装置のための構成として、前記した空気流路が前記噴出部よりも軸受側に形成された環状の貯留部を有し、且つ、その貯留部が自身を含む空気流路における自身よりも下流側の部分の前記間隔よりも大きい前記間隔を有するように形成されるという構成を有している。そして、その構成によれば、供給流路を介して空気流路に供給された圧縮空気は、一時的にその貯留部に貯留され、その後、空気流路における前記の下流側の部分を通って前記噴出部より噴出されることとなる。また、そのように貯留部において一時的に貯留される結果として、圧縮空気は、その貯留部において、環状の空気流路の全体に亘って圧力が略均一な状態となる。従って、そのようなシール装置によれば、前記噴出部の全体に亘って略均一な圧力で圧縮空気が前記噴出部から噴出されるため、供給流路を介して供給される圧縮空気の圧力を適宜なものに設定することで、前記噴出部の全体に亘って所望の圧力の圧縮空気が噴出される状態となり、完全なシール状態が実現されることとなる。

本発明による回転テーブル装置の一実施形態を示す正面図である。 本発明による回転テーブル装置の一実施形態を示す正面図の要部拡大図である。 本発明による回転テーブル装置の別の実施形態を示す正面図である。

以下では、図１、２に基づき、本発明の一実施例（実施例）について説明する。

図１、２に示すように、回転テーブル装置１は、収容孔１４を有するフレーム１０と、その収容孔１４内で軸受３０を介してフレーム１０に回転可能に支持される回転軸２０とを備えている。また、回転テーブル装置１は、回転軸２０を回転駆動するための駆動装置５０と、割出し加工時において回転軸２０を保持するためのクランプ装置６０とを備えている。以下、回転テーブル装置１の各構成について詳述する。

フレーム１０は、それぞれが回転軸２０を挿通可能な内径の貫通孔を有する本体部１１、カバー部１２及びベース部１３で構成されている。なお、本体部１１は、そのフレーム１０における回転軸２０の挿通方向において大部分を占める部分であり、フレーム１０において主体的な部分となっている。また、本体部１１は、前記のように貫通孔を有するものであり、その貫通孔が、本体部１１における両端面に開口する、すなわち、本体部１１における一端側の端面から他端側の端面に向けて貫通するように形成された構成となっている。さらに、本体部１１は、その貫通孔の貫通方向に関し、略中央から前記他端側の端面までの範囲において、その貫通孔の内径が拡大された構成となっている。言い換えると、本体部１１において、その貫通孔は、前記範囲に前記一端側の部分よりも内径が拡大された大径部を有するように形成されている。

また、カバー部１２は、板状の部材であり、その貫通孔の貫通方向を本体部１１における貫通孔の貫通方向に一致させると共に平面視においてその貫通孔の中心が本体部１１の貫通孔の中心に一致する配置で、その一方の端面を本体部における前記一端側の端面に対向させるかたちで、本体部１１に対し取り付けられている。

また、ベース部１３は、本体部１１の貫通孔における前記大径部に嵌挿可能な外径を有するリング状の部材である。そして、ベース部１３は、外周面において本体部１１の貫通孔における前記大径部に嵌挿されると共に、貫通孔の貫通方向に関しその一方の端面の位置を本体部１１における前記他端側の端面の位置に一致させた配置で、本体部１１に対し取り付けられている。

そして、以上のように本体部１１に対しカバー部１２及びベース部１３が取り付けられることで、フレーム１０が構成されている。また、そのように構成されたフレーム１０においては、本体部１１、カバー部１２及びベース部１３の各貫通孔がその貫通方向に連続する状態となっており、それらの貫通孔により、フレーム１０は、その内部に前記した収容孔１４が形成された構成となる。

回転軸２０は、回転テーブル装置１において、ワークが載置される円盤状のテーブル４０が取り付けられる（支持される）部材である。そして、回転軸２０は、フレーム１０の収容孔１４内に配置され、本体部１１との間に介装された軸受３０により、フレーム１０に対し回転可能に支持されている。また、回転軸２０は、そのように収容孔１４内に配置された状態において、その軸線方向に関し、その一端側の部分の一部が、フレーム１０のカバー部１２における他方の端面（本体部１１側とは反対側の端面）から僅かにフレーム１０の外部に突出する配置となっている。

その上で、その回転軸２０における前記一端側の部分の端面に対し、テーブル４０が、その板厚方向を前記軸線方向に一致させる向きで取り付けられている。但し、その取り付け状態においては、テーブル４０は、平面視においてその中心が回転軸２０の軸心と一致した状態となっている。また、その取り付け状態においては、回転テーブル装置１は、テーブル４０のフレーム１０側の端面とフレーム１０の前記一端側の端面との間に、間隔の狭いスペースが存在する状態となっている。

駆動装置５０は、本実施例では、ギア等の駆動伝達機構を介さずに回転軸２０を回転駆動する直接駆動型モータ（ＤＤモータ５１）を主体として構成されている。因みに、そのＤＤモータ５１は、モータロータ５２が回転軸２０に固定されると共に、モータステータ５３がモータロータ５２を囲繞するかたちでフレーム１０に固定された所謂インナーロータ型のＤＤモータ５１である。また、駆動装置５０は、モータステータ５３とフレーム１０との間に介装されるステータスリーブ５４を含んでいる。そして、その駆動装置５０は、フレーム１０の本体部１１の貫通孔における前記大径部内において、回転軸２０の軸線と同心的に配置されている。また、その駆動装置５０は、図示しない工作機械の制御装置に接続されその制御装置によって駆動が制御される。

なお、駆動装置５０は、回転軸２０をその周速が１０ｍ／ｓ以上となるような回転速度で回転駆動することが可能なものとなっている。但し、ここで言う周速は、回転軸２０における前記一端側の部分（収容孔１４の内周面と対向する外周面のうちの最もテーブル４０側の部分を含む回転軸２０の部分）の周速である。すなわち、フレーム１０の内部へのクーラント液や切粉投の異物の侵入防止という本発明の目的においてシール状態とすることが求められるのはフレーム１０における最もテーブル４０側の部分であるカバー部１２と回転軸２０との間の間隙であることから、本発明においては、その回転軸２０の回転速度を表す周速（外周面の回転速度）は、その間隙を形成している回転軸２０の部分である前記一端側の部分の周速を指している。

その駆動装置５０について、ステータスリーブ５４は、リング状に構成されており、前記大径部の内周面に嵌挿されると共に、ネジ部材等（図示略）によってフレーム１０に対し固定されている。また、モータステータ５３は、そのステータスリーブ５４の内周面に嵌挿（圧入）されることで、ステータスリーブ５４に対し相対回転不能な状態で設けられている。従って、モータステータ５３は、フレーム１０に対し相対回転不能な状態で設けられている。さらに、モータロータ５２は、その内周面に回転軸２０が嵌挿（圧入）されることで、回転軸２０に対し相対回転不能な状態で設けられている。

クランプ装置６０は、本実施例では、回転軸２０に対し取り付けられたクランプディスク６１に対しピストン６２を押接させることで回転軸２０を保持する所謂ディスクタイプのクランプ装置となっている。また、クランプ装置６０は、バネ部材の付勢力によりピストン６２が常にクランプディスク６１から離間する方向（前記軸線方向におけるテーブル４０側とは反対側）へ向けて付勢されている常時アンクランプ式のものである。

そのクランプ装置６０について、ピストン６２は、フレーム１０における本体部１１に形成された収容溝に収容され、前記軸線方向に変位可能に設けられている。より詳しくは、フレーム１０における本体部１１は、前記一端側の端面（カバー部１２側の端面）に開口するように形成された収容溝であって、フレーム１０の収容孔１４に収容された回転軸２０の軸心に対し同心状に形成された環状の収容溝を有している。また、ピストン６２は、その本体部１１における前記収容溝の形状と略一致するように形成された環状の部材である。そして、ピストン６２は、その前記収容溝に嵌挿されるかたちで設けられており、前記軸線方向に変位可能となっている。なお、フレーム１０において、本体部１１における前記一端側の端面のうちの内側の部分であって前記収容溝が開口する部分とカバー部１２との間には、収容孔１４に連通する透き間が存在している。

また、クランプディスク６１は、可撓性を有する円盤状の部材であって、回転軸２０の軸線と同心的に配置されると共に、回転軸２０に対しネジ部材によって固定されている。但し、クランプディスク６１は、収容孔１４の内径よりも大きい外径を有し、その前記軸線方向における配置により、フレーム１０における前記透き間内に位置するように設けられている。さらに、クランプディスク６１は、その外周側の部分が前記軸線方向に見てピストン６２の存在位置と重複するような外径を有している。従って、クランプディスク６１は、フレーム１０における前記透き間内において、その外周側の部分がピストン６２とカバー部１２との間に存在する状態となっている。

その上で、そのクランプ装置６０においては、前記収容溝に作動流体（圧油等）が供給されることで、その作動流体の圧力により、ピストン６２がカバー部１２側へ変位し、ピストン６２とカバー部１２とでクランプディスク６１が挟持（クランプ）された状態となる。それにより、クランプディスク６１が回転不能な状態となり、その結果として、回転軸が回転不能な状態となる。そこで、回転テーブル装置１においては、割出し加工時において、駆動装置５０によってプログラムされた角度位置に回転軸２０が割り出された後、クランプ装置６０を作動させることにより、回転軸２０がその割り出された角度位置で保持された状態となり、その状態でテーブル４０上のワークに対する加工が行われる。

以上のような構成を有する回転テーブル装置１において、本発明では、その回転テーブル装置１は、フレーム１０の内部から圧縮空気を噴出させてフレーム１０の内部への前記異物の侵入を防止するエアシール機構を備えている。但し、本発明は、前記周速が１０ｍ／ｓ以上となるような高速で回転軸が回転駆動される使用条件下で回転テーブル装置１が使用されることを前提としたものであり、その回転テーブル装置１に対しそのようなエアシール機構が備えられたものである。そのエアシール機構について、詳しくは以下の通りである。

そのエアシール機構は、フレーム１０の内部の空間（より詳しくは、フレーム１０における収容孔１４の内周面と回転軸２０の外周面との間の空間）に圧縮空気を供給することにより、その空間におけるテーブル４０側の端部（本実施例の構成では、カバー部１２における貫通孔の内周面と回転軸２０の外周面との間の部分）から圧縮空気を噴出させ、フレーム１０内への前記異物の侵入を防止するものである。そのために、回転テーブル装置１は、前記空間に連通するように形成された供給流路７０を備えている。

なお、フレーム１０内における前記空間は、前記軸線方向における回転軸２０の存在範囲に亘って存在するが、回転軸２０は軸受３０によってフレーム１０に対し支持されていることから、前記空間は、軸受３０によってカバー部１２側の部分とベース部１３側の部分とに略分断されている。そして、その前記空間におけるカバー部１２側の部分８０が前記したカバー部１２における貫通孔の内周面と回転軸２０の外周面との間の部分を含むことから、供給流路７０は、そのカバー部１２側の部分８０に連通するようにフレーム１０の本体部１１に形成されている。従って、その前記空間における軸受３０よりもカバー部１２側の部分８０が、本発明における（フレーム内部の）空隙に相当する。

また、その構成においては、空隙８０に供給された圧縮空気は、空隙８０を通過し、空隙８０におけるカバー部１２の貫通孔の内周面と回転軸２０の外周面との間の部分から噴出する。従って、空隙８０は、エアシール機構においては圧縮空気が通過する流路として機能するものであり、本発明における空気流路に相当する。さらに、圧縮空気が噴出する空気流路８０におけるカバー部１２の貫通孔の内周面と回転軸２０の外周面との間の部分が、本発明における（空気流路８０中の最も下流側に位置する）噴出部８１に相当する。

なお、噴出部８１を含む空気流路８０について、フレーム１０における収容孔１４の内周面と回転軸２０の外周面とで画定された空間がその空気流路８０として機能することから、その空気流路８０は、回転軸２０を囲繞するかたちでフレーム１０内において円周状に存在している。従って、噴出部８１は、前記軸線方向におけるテーブル４０とフレーム１０との間の前記スペースに対し円周状に開口している。因みに、前記周速について、この構成では、回転軸２０における前記一端側の部分のうちのその前記スペースに開口する噴出部８１を画定する部分の外周面の回転速度がそれに相当する。

そして、以上のように構成されたエアシール機構を備える回転テーブル装置において、本発明では、そのエアシール機構は、前記した空気流路８０中に、噴出部８１から噴出される圧縮空気の圧力を均一とする（噴出部８１の全周に亘って圧縮空気が均一に噴出されるようにする）ための貯留部８２をさらに備えている。その貯留部８２について、詳しくは以下の通りである。

まず、本実施例の回転テーブル装置１においては、回転軸２０は、そのテーブル４０側となる前記一端側の部分に、その外径が拡径するように形成された拡径部２１を有している。但し、その拡径部２１は、回転軸２０が収容孔１４内に配置された状態で、前記軸線方向に関し、カバー部１２よりも軸受３０側に位置するような位置で、回転軸２０に対し形成されている。言い換えれば、前記のように回転軸２０が収容孔１４内に配置された状態で、拡径部２１は、前記軸線方向に関しフレーム１０における本体部１１の存在範囲内に位置した状態となる。

なお、前記のようにフレーム１０における収容孔１４（本体部１１における貫通孔）は、その内部に回転軸２０を配置（収容）するものである。従って、本体部１１における貫通孔は、前記軸線方向における少なくとも拡径部２１の存在範囲においては、回転軸２０の拡径部２１の外径よりも大きい内径を有している。そして、回転軸２０における拡径部２１の外周面とその外周面に対向する本体部１１の貫通孔の内周面とで、前記した空隙８０の一部が画定されている。

また、本実施例の回転テーブル装置１においては、回転軸２０を支持する軸受３０は、前記軸線方向に関し、その内輪のテーブル４０側の端面を回転軸２０の拡径部２１におけるテーブル４０側とは反対側の端面に対し当接させた状態で、その内輪において回転軸２０に対し嵌着されている。その上で、軸受３０は、前記軸線方向におけるそのような配置で、その外輪において本体部１１における貫通孔の内周面に対し嵌着されている。

なお、そのように軸受３０（外輪）が嵌着される本体部１１の部分（以下、「軸受支持部」とも言う。）１１ａは、その内径が拡径部２１の外径と略同じ径となるように形成されている。それにより、その軸受支持部１１ａは、拡径部２１の外周面と対向する本体部１１における貫通孔の内周面よりも半径方向における内側に位置すると共に、半径方向に関しその貫通孔における内周面から拡径部２１の外周面までの範囲に亘って存在している。そして、軸受３０は、半径方向に関し、拡径部２１の存在範囲内に位置している。

また、軸受支持部１１ａは、そのテーブル４０側の端面が前記軸線方向に関し軸受３０のテーブル４０側の端面と略同じ位置に位置するように形成されている。従って、その軸受支持部１１ａのテーブル４０側の端面は、前記軸線方向に関し拡径部２１におけるテーブル４０側とは反対側の端面と同じ位置に位置している。それにより、半径方向に関し拡径部２１の外周面と本体部１１における貫通孔の内周面とで画定されている前記した空隙８０の一部は、前記軸線方向に関しては、その範囲の一端が軸受支持部１１ａにおけるテーブル４０側の端面によって画定されている。

その上で、前記した供給流路７０は、その下流側端において軸受支持部１１ａにおけるテーブル４０側の端面に開口するように形成されている。それにより、供給流路７０は、その下流側端において前記した空隙８０の一部を為す空間（以下、「第１の部分空間」と言う。）８２に連通されている。従って、第１の部分空間８２は、前述したフレーム１０内の空間のうちの軸受３０よりもカバー部１２側の部分である空隙８０において、その空隙８０の最も上流側の空間となっている。なお、供給流路７０は、その上流側端においては、フレーム１０の本体部１１における外周面に開口している。

因みに、カバー部１２における貫通孔の内径は、回転軸２０における拡径部２１の外径よりも小さいものとなっている。それにより、カバー部１２と拡径部２１とは、前記半径方向に関し重複している。言い換えれば、カバー部１２における貫通孔の内周面は、前記半径方向に関し、拡径部２１の外周面よりも内側に位置している。従って、半径方向に関し回転軸２０における拡径部２１の外周面と本体部１１における貫通孔の内周面とで画定される第１の部分空間８２は、前記軸線方向に関しては、軸受支持部１１ａのテーブル４０側の端面とカバー部１２の前記一方の端面とでその範囲が画定されている。

また、フレーム１０におけるカバー部１２と回転軸２０における拡径部２１とは、前記半径方向において前記のように重複しているが、前記軸線方向に関しては、若干の距離を置いて離間している。すなわち、フレーム１０におけるカバー部１２と回転軸２０における拡径部２１とは、その一部において、前記軸線方向に関し間隔を空けて対向している。従って、フレーム１０と回転軸２０との間においては、前記軸線方向において対向するカバー部１２における前記一方の端面と拡径部２１におけるテーブル４０側の端面とで画定される空間（以下、「第２の部分空間」と言う。）８３が存在しており、その第２の部分空間８３が前記した空隙８０の一部を為している。言い換えれば、前記した空隙８０の一部は、前記軸線方向において対向するカバー部１２における前記一方の端面と拡径部２１におけるテーブル４０側の端面とで画定されている。

なお、この第２の部分空間８３は、前記半径方向に関し、回転軸２０における拡径部２１よりもテーブル４０側の部分（先端部）からの拡径部２１の突出範囲に亘る空間であり、前記した第１の部分空間８２に連通している。但し、その第２の部分空間８３を画定するカバー部１２における前記一方の端面と拡径部２１におけるテーブル４０側の端面との前記軸線方向における間隔は、前記した第１の部分空間８２を画定する拡径部２１の外周面と本体部１１における貫通孔の内周面との前記半径方向における間隔よりも小さくなっている。

また、フレーム１０におけるカバー部１２の貫通孔は、前記のように収容孔１４の一部を為しており、その内部に回転軸２０における前記先端部が配置されるものである。従って、そのカバー部１２の貫通孔は、当然ながら回転軸２０における前記先端部の外径よりも大きい内径を有している。その上で、カバー部１２の貫通孔の内径は、その貫通孔の内周面と対向する回転軸２０の前記先端部の外周面との間に若干の間隙が形成される大きさとなっている。

従って、回転軸２０の前記先端部のまわりにおいては、その前記先端部の外周面とカバー部１２の貫通孔の内周面とで画定される空間（以下、「第３の部分空間」と言う。）８１が存在しており、その第３の部分空間８１が前記した空隙８０の一部を為している。なお、その第３の部分空間８１は、前記した第２の部分空間８３に連通すると共に、前述したテーブル４０とフレーム１０との間の前記スペースに連通する。従って、その第３の部分空間８１は、空隙８０の最も下流側の部分を構成する空間である。すなわち、空隙８０の最も下流側の部分は、回転軸２０における前記先端部の外周面とカバー部１２における貫通孔の内周面とで画定されている。因みに、その第３の部分空間８１を画定する回転軸２０における前記先端部の外周面とカバー部１２における貫通孔の内周面との前記半径方向における間隔は、前記した第２の部分空間８３を画定するカバー部１２における前記一方の端面と拡径部２１におけるテーブル４０側の端面との前記軸線方向における間隔よりも小さくなっている。

以上のように、前記したエアシール機構における空気流路となるフレーム１０の内部における空隙８０は、前記のように画定された最上流側の第１の部分空間８２、最下流側の第３の部分空間８１、及び第１の部分空間８２と第３の部分空間８１との間の中間（中流部）の部分空間であって第１の部分空間８２と第３の部分空間８１とを連通させる第２の部分空間８３とで形成されている。そして、その最下流側の第３の部分空間８１が、エアシール機構の空気流路８０における前記した噴出部に相当する。

なお、前記のように、エアシール機構において空気流路として機能する空隙８０は、回転テーブル装置１の内部構成によって形成された第１の部分空間８２、第２の部分空間８３、及び第３の部分空間８１から成るものであるが、空気流路８０として考えた場合は、空気流路８０は、上流側の部分流路（上流部分流路）が第１の部分空間８２によって形成され、中流部の部分流路（中流部分流路）が第２の部分空間８３によって形成され、下流側の部分流路（下流部分流路）が第３の部分空間８１によって形成されていると捉えることができる。そして、その各部分流路８１、８２、８３について、その大きさは、空気流路８０内における圧縮空気の流れの方向に対する流路の幅（以下、「流路幅」と言う。）として捉えることができる。さらに、その流路幅は、その幅の方向においてその部分流路を画定しているフレーム１０とフレーム１０又は回転軸２０の部分の間隔に相当する。

但し、ここで言う圧縮空気の流れの方向について、エアシール機構は、前述のようにフレーム１０内への前記異物の侵入を防止することを目的として備えられるものであり、供給流路７０から供給された圧縮空気が供給流路７０側である上流側から下流側の噴出部８１へ向けて流れて噴出部８１から噴出することでその目的とする作用を奏するものである。一方で、空気流路８０は、前述のように回転軸２０周りにおいて円周状に存在するものであるが、その空気流路８０に対する圧縮空気の供給は、その全周において行われるのではなく、円周上における一部において行われるものとなっている。そのため、供給流路７０からの圧縮空気の供給に伴い、空気流路８０内においては、前記のような上流側から噴出部８１へ向けた圧縮空気の流れだけでなく、円周方向へ向けた流れも発生している。

しかし、エアシール機構において本来必要とされる圧縮空気の流れは、前記した上流側（供給流路７０側）から噴出部８１へ向けた方向の流れであり、円周方向の流れは、空気流路８０における同一円周上の部分に圧縮空気を行き渡らせるための流れにすぎない。従って、エアシールのための空気流路８０としては、その大きさを定めるための圧縮空気の流れの方向は、前記した上流側から噴出部８１へ向けた流れの方向となる。そして、空気流路８０に関し、ここで言う上流側とは、供給流路７０が連通する部分（円周上の一部）のみを指すのではなく、供給流路７０が連通する部分と略同一円周上の部分全体を指す。

その上で、前記のように、空気流路８０における各部分流路８１、８２、８３の大きさとして捉えられる各部分流路８１、２３、８３の前記流路幅は、その空気流路８０内における前記した圧縮空気の流れの方向（上流側から噴出部８１へ向けた流れの方向）に対する流路の幅の方向においてその部分流路を画定しているフレーム１０とフレーム１０又は回転軸２０の部分の間隔として捉えられる。従って、上流部分流路８２の前記流路幅については、その上流部分流路８２内における噴出部８１へ向けた流れの方向が前記軸線方向であり、その流れの方向に対する流路の幅の方向が前記半径方向であることから、その前記流路幅は、前記半径方向において第１の部分空間８２を画定する本体部１１における貫通孔の内周面と拡径部２１の外周面との間隔に相当する。

また、中流部分流路８３の前記流路幅については、その中流部分流路８３内における噴出部８１へ向けた流れの方向が前記半径方向であり、その流れの方向に対する流路の幅の方向が前記軸線方向であることから、その前記流路幅は、前記軸線方向において第２の部分空間８３を画定するカバー部１２における前記一方の端面と拡径部２１におけるテーブル４０側の端面との間隔に相当する。さらに、下流部分流路（噴出部）８１の前記流路幅については、その下流部分流路８１を流れる圧縮空気の流れの方向が前記軸線方向であり、その流れの方向に対する流路の幅の方向が前記半径方向であることから、その前記流路幅は、前記半径方向において噴出部８１を画定するカバー部１２における貫通孔の内周面と回転軸における前記先端部との間隔に相当する。

その上で、前述のように、回転テーブル装置１においては、前記半径方向において第１の部分空間８２を画定する本体部１１における貫通孔の内周面と拡径部２１の外周面との間隔が前記軸線方向において第２の部分空間８３を画定するカバー部１２における前記一方の端面と拡径部２１におけるテーブル４０側の端面との間隔よりも大きいことから、空気流路８０は、上流部分流路８２が自身よりも下流側に位置する中流部分流路８３よりも大きい前記流路幅を有する構成となっている。従って、その空気流路８０中において、前記のように形成された上流部分流路８２が、本発明における貯留部に相当する。

因みに、前述のように、前記軸線方向において第２の部分空間８３を画定するカバー部１２における前記一方の端面と拡径部２１におけるテーブル４０側の端面との間隔が、前記半径方向において噴出部８１である第３の部分空間８１を画定する回転軸の前記先端部における外周面とカバー部１２の貫通孔の内周面との間隔よりも大きいことから、空気流路８０においては、その最も下流側に位置する噴出部（下流部分流路）８１の前記流路幅も、貯留部（上流部分流路）８２の前記流路幅より小さくなっている。

そして、以上のような構成による本実施例の回転テーブル装置１においては、少なくともワークの加工時に、空気供給装置（図示略）から供給流路７０に対し圧縮空気が供給され、その圧縮空気が供給流路７０を介して空気流路８０へ供給される。それに伴い、空気流路８０内においては、上流側（供給流路７０側）に位置する上流部分流路である貯留部８２から中流部分流路８３を経て下流部分流路である噴出部８１へ流入するといった流れの方向で圧縮空気が流れる。そして、その噴出部８１に流入した圧縮空気が、その噴出部８１を経てテーブル４０とフレーム１０との間の前記スペースから噴出される。その結果として、少なくともワークの加工時においては、フレーム１０内部からの圧縮空気がテーブル４０とフレーム１０との間の前記スペースから外部へ向けて噴出される状態となるため、その前記スペースを介してのフレーム１０内部への前記異物の侵入が防止される。

なお、前記の貯留部８２から噴出部８１へ向けた圧縮空気の流れについて、より詳しく述べると、空気流路８０に対し供給流路７０から高圧の圧縮空気が供給されると、貯留部８２においては、供給される圧縮空気の圧力に応じて、貯留部８２における供給流路７０と連通する部分の空気圧が高まる状態となる。そして、それに伴い、貯留部８２内においては、圧縮空気の円周方向の流れが発生し、それによって貯留部８２内の全体（全周）に亘って空気圧が徐々に高まる状態となる。また、その貯留部８２内の空気圧の上昇に伴い、その貯留部８２に連通すると共にフレーム１０外の前記スペースに通ずる中流部分流路８３内においても、貯留部８２側から圧縮空気の流れが発生する。それにより、中流部分流路８３を通過した圧縮空気が、噴出部８１内を流れ、前記スペースへ向けて噴出される状態となる。

その上で、空気流路８０は、前述のように、上流側（供給流路７０側）に位置する上流部分流路である貯留部８２が、その貯留部８２に連通する中流部分流路８３と比べ、圧縮空気の流れの方向に関する前記流路幅が大きく形成された構成となっている。言い換えれば、その空気流路８０は、中流部分流路８３に相当する部分において前記流路幅が絞られた構成となっている。その構成により、供給流路７０から供給される圧縮空気の一部が貯留部８２内に徐々に貯留されることとなるため、貯留部８２においては、その全体（全周）に亘って空気圧が所望の程度で略均一な状態となる。

より詳しくは、空気流路８０においては、供給流路７０からの圧縮空気の供給に伴い、前記のように貯留部８２から中流部分流路８３（噴出部８１側）へ向けた圧縮空気の流れが発生する。但し、空気流路８０は、前記のように、中流部分流路８３における前記流路幅が貯留部８２の前記流路幅に対し絞られた構成となっており、前記流路幅が大きい貯留部８２内での前記した円周方向の流れと比べ、貯留部８２から中流部分流路８３へ流入する際の圧縮空気の流れに対する抵抗が大きい構成となっている。

そのため、その空気流路８０において、貯留部８２に供給された圧縮空気は、噴出部８１側へ向けた流れよりも、円周方向に向けた流れが主となる状態で流れる。すなわち、貯留部８２に供給された圧縮空気は、一部は噴出部８１側へ向けて流れるが、主に貯留部８２内を流れ、貯留部８２に貯留されることとなる。それにより、供給流路７０からの圧縮空気の供給が継続されることに伴い、貯留部８２内に圧縮空気が徐々に貯留され、貯留部８２の全体に亘り、供給される圧縮空気の圧力と同程度まで空気圧が上昇する。その結果として、貯留部８２内の空気圧は、その貯留部８２の全体に亘り、供給される圧縮空気の圧力に応じた圧力で略均一化された状態となる。

そして、そのように貯留部８２の全体に亘って空気圧が略均一な状態となることにより、その貯留部８２から噴出部８１側へ流れる圧縮空気も、中流部分流路８３及び噴出部８１の全体（全周）に亘り、供給される圧縮空気の圧力に応じた圧力で略均一な状態となる。従って、供給流路７０から空気流路８０に供給される圧縮空気の圧力を適宜なものに設定することで、回転軸２０周りの全周に亘って前記スペースへ向けて所望の圧力の圧縮空気が噴出される状態となる。それにより、前記したエアシール機構によるシール状態がより完全なものとなる、すなわち、エアシール機構によるシール効果がより高められたものとなる。

以上では、本発明による回転テーブル装置の一実施形態（実施例）について説明したが、本発明は前記実施例において説明したものに限定されるものではなく、以下のような別の実施形態（変形例）での実施も可能である。

エアシール機構における空気流路について、前記実施例における空気流路８０は、最上流側の上流部分流路である貯留部８２及び最下流側の下流部分流路である噴出部８１に加え、貯留部８２と噴出部８１との間に形成されて両者を連通させる中流部分流路８３を含む構成となっている。より詳しくは、前記実施例では、回転テーブル装置１は、クランプ装置６０が軸受３０よりもテーブル４０側に設けられると共に、回転軸２０がそのクランプ装置６０のクランプディスク６１を取り付けるための拡径部２１を空隙８０内に有する構成となっているため、その結果として、空気流路８０が前記のような中流部分流路８３をも含む構成となっている。

しかし、本発明は、クランプ装置が前記実施例のように配置された回転テーブル装置に限らず、例えば図３に示すような、軸受１３０よりもテーブル１４０側とは反対側にクランプ装置１６０が配置された回転テーブル装置１００に対しても適用可能である。そこで、前記実施例の回転テーブル装置１において、クランプ装置がそのように配置される場合を考えると、その構成においては、前記実施例における空隙８０内に位置する回転軸２０の拡径部２１を省略することが可能となる。そして、前記実施例の構成において回転軸２０が拡径部２１を備えない構成とした場合には、その空気流路は、前記実施例における中流部分流路８３が省略された構成、すなわち、貯留部の下流側に噴出部が直接的に連通する構成となる。

このように、本発明のエアシール機構における空気流路は、少なくとも噴出部及び貯留部を有していれば良く、言い換えれば、噴出部及び貯留部のみで形成されたものであっても良い。さらには、その空気流路は、前記実施例のように貯留部が空気流路の最上流側に位置する構成にも限定されず、貯留部よりも上流側に流路を有する構成であっても良い。

また、供給流路について、前記実施例におけるエアシール機構は、供給流路７０が空気流路８０に対し１箇所のみで連通するように形成された構成となっている。しかし、本発明においては、エアシール機構は、供給流路がそのように形成された構成に限らず、空気流路に対し複数箇所で連通するように供給流路が形成された構成であっても良い。

そのような構成としては、例えば、前記実施例のようにフレーム内に形成された単一の供給流路を空気流路に対する連通位置よりも上流側の部分で２以上に分岐させ、その分岐後の各分岐流路がそれぞれ空気流路に対し連通する構成とすることが考えられる。また、本発明においては、エアシール機構における供給流路の数については特に限定されないため、そのエアシール機構は、独立した複数の供給流路を含む構成であっても良い。具体的には、そのエアシール機構は、前記実施例や図３の例で示した供給流路が円周方向に位置を異ならせて２以上形成された構成であっても良い。そして、その場合にも、そのエアシール機構は、空気流路に対し複数箇所で供給流路が連通された構成となる。なお、その構成の場合には、各供給流路が単一の空気供給装置に接続される構成であっても良いし、各供給流路がそれぞれに対応させて設けられた別の空気供給装置に接続される構成であっても良い。

なお、本発明が前提とする回転テーブル装置について、前記実施例では、その回転テーブル装置における駆動装置は、回転軸２０を直接的に回転駆動するＤＤモータ５１を主体とした駆動装置５０となっている。しかし、本発明が前提とする回転テーブル装置における駆動装置は、そのような構成のものに限らず、図３に示すようなウォームギア機構を用いたものであっても良い。因みに、図３に示す回転テーブル装置１００における駆動装置１５０は、回転軸１２０に対し相対回転不能に取り付けられるウォームホイール１５１及びそのウォームホイール１５１に噛合するかたちでフレーム１１０に対し回転可能に支持されるウォームスピンドル１５２で構成される駆動伝達機構と、ウォームスピンドル１５２を回転駆動する駆動モータ（図示略）とで構成されている。

また、クランプ装置について、前記実施例では、回転軸２０に固定されたクランプディスク６１に対しピストン６２を押接させることによって回転軸２０を回転不能な状態に保持する所謂ディスクタイプのクランプ装置６０が採用されている。しかし、本発明が前提とする回転テーブル装置におけるクランプ装置は、そのようなディスクタイプのものに限らず、他の公知のクランプ装置であっても良い。因みに、他の公知のクランプ装置としては、回転軸周りに設けられたクランプスリーブを縮径方向にたわませて回転軸に接触させることでその接触面で発生した摩擦力によって回転軸を保持する所謂スリーブタイプのクランプ装置や、フレーム及び回転軸において互いに対向させて設けられるカップリング部材の一方を作動流体の圧力等で他方に向けて移動させ、両カップリング部材の対向面に形成された歯を噛み合わせることによって回転軸を保持する所謂カップリングタイプのクランプ装置が挙げられる。

さらに、本発明は、上記のいずれの実施形態にも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々に変更することが可能である。

１ 回転テーブル装置
１０ フレーム
１１ 本体部
１１ａ 軸受支持部
１２ カバー部
１３ ベース部
１４ 収容孔
２０ 回転軸
３０ 軸受
４０ テーブル
５０ 駆動装置
５１ ＤＤモータ
５２ モータロータ
５３ モータステータ
５４ ステータスリーブ
６０ クランプ装置
６１ クランプディスク
６２ ピストン
７０ 供給流路
８０ 空気流路
８１ 噴出部（下流部分流路）
８２ 貯留部（上流部分流路）
８３ 中流部分流路
１００ 回転テーブル装置
１１０ フレーム
１２０ 回転軸
１３０ 軸受
１４０ テーブル
１５０ 駆動装置
１５１ ウォームホイール
１５２ ウォームスピンドル
１６０ クランプ装置
１７０ 供給流路
１８０ 空気流路

Claims (1)

1. ワークが取り付けられる円盤状のテーブルが一端に固定された回転軸と、該回転軸を収容するための収容孔を有すると共に該収容孔内で軸受によって前記回転軸を回転可能に支持するフレームと、前記回転軸を回転駆動する駆動装置と、割出し加工時において前記回転軸を割り出された角度位置で保持するためのクランプ装置とを備え、前記駆動装置により前記回転軸が周速１０ｍ／ｓ以上で回転駆動される工作機械用の回転テーブル装置において、
   前記フレームにおける前記収容孔の内周面及び前記回転軸の外周面によって画定される前記フレームの内部の空隙であって前記軸受よりも前記テーブル側に位置する空隙に連通するように前記フレームに形成された供給流路を含むエアシール機構であって、前記供給流路によって圧縮空気が供給されることで前記空隙が空気流路として機能すると共に該空気流路に対し圧縮空気が供給されることで前記フレームの内部から圧縮空気を噴出させて前記フレームの内部への異物の侵入を防止するエアシール機構を備え、
   前記空気流路は、当該空気流路における最も下流側の部分である噴出部よりも上流側に貯留部を有し、
   前記貯留部は、前記空気流路における当該貯留部よりも下流側の部分の流路幅よりも大きい流路幅を有する
   ことを特徴とする回転テーブル装置。

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