JP2019098510A - 回転テーブルのインデックス駆動装置 - Google Patents

回転テーブルのインデックス駆動装置 Download PDF

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Abstract

【課題】回転テーブルのインデックス駆動装置を提供する。【解決手段】回転テーブルのインデックス駆動装置は、回転テーブル31上に等分角度で複数のローラフォロア32a、32b、32c、32dが環状に配置され、カム部品40のカム軸に駆動源が連結される。該カム部品に、第1方向の連続したカム曲面を呈する第1側カム壁42と、第2方向の連続したカム曲面を呈する第2側カム壁43とが設けられ、さらに各相対する第1側カム壁および第2側カム壁間に、溝幅が変化するカム溝44が形成され、これにより各ローラフォロアを導入させて回転テーブルを回転させる。【選択図】図7

Description

本発明は、特にカム部品およびローラフォロア間のバックラッシュを除去することができ、衝撃、振動現象を効果的に防止し、回転テーブルの定位精度を上昇させることを達成したインデックス駆動装置を提供する。
ローラ式回転テーブルは、工作機械のインデックスに非常に幅広く利用され、例えば第4軸のインデックステーブルまたはツールマガジンのカッターヘッドなどである。一般的に、該ローラ式回転テーブルのインデックス駆動方式は、ローラフォロア(Roller Follower)の取付位置に基づいて、ローラギヤカム(Roller Gear Cam)駆動方式およびバレルカム(Barrel Cam)駆動方式に区分され、これにより回転テーブルを回転させ、所定位置で定位する。図1を参照されたい。図1に示すように、いわゆるローラギヤカム(Roller Gear Cam)駆動方式は、そのローラフォロア10が回転テーブル11の外周に取り付けられ、各ローラフォロア10の中心軸は垂直放射状を呈して、該回転テーブル11の中心軸と交わる。ローラギヤカム12は該回転テーブル11の外周のローラフォロア10を駆動し、さらには該回転テーブル11を回転させ、所定位置に定位する。図2を参照されたい。図2に示すように、いわゆるバレルカム(Barrel Cam)駆動方式について、そのローラフォロア20は回転テーブル21の盤面上に取り付けられ、各ローラフォロア20の中心軸は該回転テーブル21の中心軸に平行である。バレルカム22は該回転テーブル21の盤面上のローラフォロア20を駆動し、さらには該回転テーブル21を回転させ、所定位置に定位する。しかしながら、ローラギヤカム(Roller Gear Cam)またはバレルカム(Barrel Cam)に関わらず、回転テーブルのローラフォロアを駆動するとき、ローラフォロア(Roller Follower)は、カムにおける一側のカム壁のみと接触して、転がり接触するため、ローラギヤカムまたはドラムカムのカム溝と、ローラフォロアとの間に、必ず間隙が存在する。該間隙は、駆動時、ローラフォロアともう一側のカム壁との間に、いわゆるバックラッシュ(Backlash)を生じさせ、一般的に、該バックラッシュ(Backlash)はおよそ0.1mmである。図2を参照されたい。図2に示すように、該バレルカム(Barrel Cam)について、回転テーブル21の盤面上のローラフォロア20は、バレルカム22のカム溝221における少なくとも1側のカム壁で、転がり接触することができなければならない以外に、該ローラフォロア20はカム溝221内で回転することもできなければならない。したがって、バレルカム22のカム溝221の溝幅は、ローラフォロア20の外径よりやや大きくなければならない。既知のバレルカム22のカム溝221は、いずれもローラフォロア20の外径に、回転に必要な間隙を加えて製造する。カム溝221に必要な溝幅を算出し、さらには該必要な溝幅に基づいて、溝幅が等しいカム溝221を成型して製造する。したがって、ローラフォロア20がカム溝221内に挿入されるとき、左側カム壁222および右側カム壁223との間に間隙が生じる。図3を組み合わせて説明すると、バレルカム22が反時計回り(CCW)に回転するとき、バレルカム22の右側カム壁223が各ローラフォロア20に接触、予圧し、これにより回転テーブル21を時計回り(CW)に回転させる。しかしながら各ローラフォロア20およびバレルカム22の左側カム壁222間にも、0.1mmのバックラッシュが生じる。反対に、図4を組み合わせて説明すると、バレルカム22が時計回り(CW)に回転するとき、ドラムカム22の左側カム壁222が各ローラフォロア20に接触、予圧し、これにより回転テーブル21を反時計回り(CCW)に回転させる。しかしながら各ローラフォロア20およびドラムカム22の右側カム壁223間にも、0.1mmのバックラッシュが生じる。前記バックラッシュの存在により、バレルカムの正、逆回転が作動または停止されるとき、カムのカム壁およびローラフォロア間の衝撃、振動現象が生じることがあるだけでなく、回転テーブルのインデックスの回転に対する定位精度に影響を及ぼし、特に第4軸のインデックステーブルの回転において、ワークの加工精度により影響を及ぼすことがある。したがって、ローラギヤカム駆動方式またはドラムカム駆動方式に関わらず、業者はいずれもバックラッシュを除去する設計に努める。再び図1を参照されたい。図1に示すように、ローラギヤカム(Roller Gear Cam)駆動方式は、そのローラギヤカム12が回転テーブル11を回転させて生じる径方向の力が、回転テーブル11の中心軸と交差するため、ローラギヤカム12のカム壁121を傾斜させる設計を利用することができることがすでに知られており、さらに回転テーブル11およびローラギヤカム12間の軸の距離を調整することにより、ローラギヤカム12およびローラフォロア10間のバックラッシュを除去することができる。しかしながらこの種の方法は、回転テーブル11およびローラギヤカム12間の軸の距離を変更するため、元の設計で設定した運動モードが変更され、さらには運動の誤差が生じる。再び図2を参照されたい。図2に示すように、バレルカム(Barrel Cam)駆動方式について、そのバレルカム22が回転テーブル21を回転させて生じる径方向の力は、回転テーブル21の中心軸に平行であるため、回転テーブル21およびバレルカム22間の軸の距離を調整することにより、該回転テーブル21の片側に応力が生じ、揺れ動く状況が生じるだけでなく、元の設計で設定した運動モードが変更され、さらには運動の誤差が生じる。したがって、ローラギヤカムまたはバレルカムの駆動方式に関わらず、存在するバックラッシュの問題は、一貫して効果的に解決することができていない。
このことを考慮して、本発明人は関連業界で研究および製造に複数年従事した経験により、現在直面する問題について掘り下げて研究し、長年に渡る研究および試作の結果、ついにカム部品およびローラフォロア間のバックラッシュの問題を効果的に除去することができ、背景技術の欠点を効果的に改善したものを開発した。これが本発明の設計の主な目的である。
発明が解決しようとする課題および課題を解決するための手段
本発明の第1の目的は、回転テーブルのインデックス駆動装置を提供することである。回転テーブル上に、等分角度で複数のローラフォロアが環状に配置され、カム部品のカム軸は駆動源に連結される。該カム部品に、第1方向の連続したカム曲面を呈する第1側カム壁と、第2方向の連続したカム曲面を呈する第2側カム壁とが設けられ、さらに各相対する第1側カム壁および第2側カム壁間に、溝幅が変化するカム溝が形成され、これにより各ローラフォロアを導入させて回転テーブルを回転させる。これにより、第1側カム壁および第2側カム壁を利用して、それぞれ異なる方向から回転テーブルの少なくとも1対のローラフォロアに対称に予圧し、カム部品およびローラフォロア間のバックラッシュの問題を効果的に解消することを達成することができる。
本発明の第2の目的は、回転テーブルのインデックス駆動装置を提供することである。このうち、該第1側カム壁および第2側カム壁は、それぞれ異なる方向から回転テーブルの少なくとも1対のローラフォロアに対称に予圧し、これによりカム部品およびローラフォロア間のバックラッシュを除去する。したがって正、逆回転の作動または停止時に関わらず、いずれもカム部品および各ローラフォロア間の衝撃現象を効果的に防止することができ、さらには伝動の騒音および振動を効果的に低下させる。
本発明の第3の目的は、回転テーブルのインデックス駆動装置を提供することである。このうち、該第1側カム壁および第2側カム壁は、それぞれ異なる方向から回転テーブルの少なくとも1対のローラフォロアに対称に予圧し、これによりカム部品およびローラフォロア間のバックラッシュを除去する。したがってカム部品の回転が定位されるとき、回転テーブルを所定位置に精確に定位させることができ、さらには回転テーブルの定位精度を効果的に上昇させる。
本発明の第4の目的は、回転テーブルのインデックス駆動装置を提供することである。このうち、該第1側カム壁および第2側カム壁は、それぞれ異なる方向から回転テーブルの少なくとも1対のローラフォロアに対称に予圧し、これによりカム部品およびローラフォロア間のバックラッシュを除去する。したがって回転テーブルが所定位置に精確に定位されるとき、該回転テーブル上のワークを作業位置に精確に定位させることができ、さらにはワークの加工精度を効果的に上昇させる。
図1は、既知のローラギヤカム駆動方式の概要図である。 図2は、既知のバレルカム駆動方式の概要図である。 図3は、図2のバレルカムが反時計回りに回転したとき、各ローラフォロアとバレルカムの左、右側カム壁との相対位置の関係図である。 図4は、図2のバレルカムが時計回りに回転したとき、各ローラフォロアとバレルカムの左、右側カム壁との相対位置の関係図である。 図5は、本発明の構成の概要図である。 図6は、本発明のカム部品の概要図である。 図7は、本発明のカム部品にローラフォロアが挿入された概要図である。 図8は、図7における各ローラフォロアとカム部品の第1、2側カム壁との相対位置の関係図である。 図9は、本発明のカム部品が反時計回りに回転する概要図である。 図10は、本発明のカム部品が反時計回りに360度回転する概要図である。 図11は、図10における各ローラフォロアとカム部品の第1、2側カム壁との相対位置の関係図である。 図12は、本発明のカム部品が時計回りに回転する概要図である。 図13は、本発明のカム部品が時計回りに360度回転する概要図である。 図14は、図13における各ローラフォロアとカム部品の第1、2側カム壁との相対位置の関係図である。
審査官殿が本発明についてより理解できるようするため、好ましい実施例を挙げ、図を組み合わせて、以下に詳述する。
図5を参照されたい。本発明は、ローラギヤカム(Roller Gear Cam)駆動方式およびバレルカム(Barrel Cam)駆動方式に適用して使用することができ、本実施例において、バレルカム(Barrel Cam)駆動方式で説明する。該バレルカム(Barrel Cam)駆動方式の回転テーブル31は台座30に枢設され、該回転テーブル31を該台座30上で自由に回転させることができ、該回転テーブル31に、等分角度で複数のローラフォロア32が環状に配置される。本実施例において、該回転テーブル31は、盤面上に等分角度で20個のローラフォロア32が環状に配置され、各ローラフォロア32の中心軸は該回転テーブル31の中心軸に平行である。カム部品40は該回転テーブル31の一側に設けられ、本実施例において、該カム部品40はバレルカムであり、該カム部品40のカム軸41の一端は駆動源50に連結され、該駆動源50により回転させることができる。本実施例において、該駆動源50は減速機構51に連結され、該減速機構51がさらに該カム軸41に連結されて伝動する。図6を組み合わせて参照されたい。該カム部品40に、第1方向の連続したカム曲面を呈する第1側カム壁42と、第2方向の連続したカム曲面を呈する第2側カム壁43とが設けられ、各相対する第1側カム壁42および第2側カム壁43間に「溝幅が変化する」カム溝44が形成され、これにより各ローラフォロア32を導入させて、回転テーブル31を回転させる。他に、該第1側カム壁42および該第2側カム壁43の導出入端に、漸進的な誘導カム曲面421、431が延伸して設けられ、これにより各ローラフォロア32を順調に、漸進的に導出または導入させる。本実施例において、該カム部品40は各種条件に基づいて計画、設計され、カム部品40に、第1方向(右から左)に連続したカム曲面を有する第1側カム壁42が加工成型され、さらに該カム部品40に、第2方向(左から右)に連続したカム曲面を有する第2側カム壁43が加工成型され、さらには該第1側カム壁42および該第2側カム壁43の間に「溝幅が変化する」カム溝44が自然に形成される。すなわち既知の技術は先にカム溝を構築し、カム溝の2側に第1側カム壁および第2側カム壁が自然に形成されるため、「溝幅が等しい」カム溝が得られるが、本発明は先に第1側カム壁42および第2側カム壁43の連続したカム曲面を構築するため、第1側カム壁42および第2側カム壁43の間に「溝幅が変化する」カム溝44を得ることができる。
図7を参照されたい。本発明のカム部品40のカム溝44は、回転テーブル31のローラフォロアが挿入されるとき、カム溝44が「溝幅が変化する」設計であるため、カム部品40における第1方向の連続したカム曲面を呈する第1側カム壁42と、第2方向の連続したカム曲面を呈する第2側カム壁43とは、それぞれ異なる方向から回転テーブル31の少なくとも1対のローラフォロアに対称に予圧する。本実施例において、該第1側カム壁42および第2側カム壁43は、それぞれ第1、2方向から第1対のローラフォロア32b、32cおよび第2対のローラフォロア32d、32eに対称に予圧し、中間位置のローラフォロア32aは、第1側カム壁42および第2側カム壁43と間隙を保持して接触しない。図8を組み合わせて参照されたい。図8は、各ローラフォロア32a、32b、32c、32d、32eと、第1側カム壁42および第2側カム壁43との相対位置の関係図である。該図中のA1領域は第1側カム壁42の予圧領域を表し、A2領域は第1側カム壁42の予圧導入、導出領域を表し、B1領域は第2側カム壁43の予圧領域を表し、B2領域は第2側カム壁43の予圧導入、導出領域を表し、C領域は予圧転換領域を表す。本発明は、カム溝44が「溝幅が変化する」設計であるため、該相対位置の関係図により、C領域の予圧転換領域に位置するローラフォロア32aは、第1側カム壁42および第2側カム壁43に接触しないが、第1対のローラフォロア32bおよび第2対のローラフォロア32dは、A1領域の第1側カム壁42の予圧領域にあり、該第1側カム壁42との間の間隔が0mmであることを見出すことができる。つまり該第1対のローラフォロア32bおよび第2対のローラフォロア32dが、該第1側カム壁42と接触し、第1側カム壁42の予圧を受けることを表す。第1対のローラフォロア32cおよび第2対のローラフォロア32eについては、B1領域の第2側カム壁43の予圧領域にあり、該第2側カム壁43との間の間隔は0mmである。つまり該第1対のローラフォロア32cおよび第2対のローラフォロア32eは、該第2側カム壁43と接触し、第2側カム壁43の予圧を受けることを表す。これにより該第1側カム壁42および第2側カム壁43は、それぞれ異なる方向から第1対のローラフォロア32b、32cおよび第2対のローラフォロア32d、32eを対称に予圧することができる。
図9を参照されたい。カム部品40が反時計回り(CCW)に回転するとき、第2側カム壁43が第1対のローラフォロア32cおよび第2対のローラフォロア32eに予圧するため、該カム部品40の第2側カム壁43を利用し、すぐに該第1対のローラフォロア32cおよび第2対のローラフォロア32eを摺動させることができる。これにより、回転テーブル31を時計回り(CW)に回転させ、さらにカム部品40および各ローラフォロア間の衝撃現象を効果的に防止し、さらには伝動の騒音および振動を効果的に低下させる。図10、図11を参照されたい。カム部品40が反時計回り(CCW)に360度回転すると、該カム部品40における第2側カム壁43の導出入端の誘導カム曲面431は、B2領域の第2側カム壁43の予圧導入、導出領域から、ローラフォロア32eを漸進的に導出させることができ、これにより第2側カム壁43から離脱させる。該B1領域の第2側カム壁43の予圧領域を、ローラフォロア32c、32aに予圧するように変更すると同時に、回転テーブル31の回転により、同時にローラフォロア32bをC領域の予圧転換領域に動かし、第1側カム壁42および第2側カム壁43は接触しない。ローラフォロア32dはA1領域の第1側カム壁の予圧領域に保持され、第1側カム壁42の導出入端の誘導カム曲面421は、A2領域の第1側カム壁42の予圧導入、導出領域から、ローラフォロア32fを漸進的に導入させる。さらに該ローラフォロア32fをA1領域の第1側カム壁42の予圧領域に進入させ、該第1側カム壁42と接触させ、さらには該第1側カム壁42および第2側カム壁43が、それぞれ異なる方向から第1対のローラフォロア32d、32aおよび第2対のローラフォロア32f、32cを対称に予圧するように変更させることができる。したがってカム部品40の回転を停止するとき、ローラフォロア32d、32fも同時に回転テーブル31の回転をすぐに停止させ、これにより回転テーブル31を所定のインデックス位置に正確に定位する。
図12を参照されたい。図12は、図10の状態につながる。カム部品40が反対方向に時計回り(CW)で回転するとき、第1側カム壁42は第1対のローラフォロア32dおよび第2対のローラフォロア32fに予圧するため、該カム部品40の第1側カム壁42を利用して、すぐに反対方向に該第1対のローラフォロア32dおよび第2対のローラフォロア32fを摺動させることができる。これにより、回転テーブル31を反時計回り(CCW)に回転させ、さらにカム部品40および各ローラフォロア間の衝撃現象を効果的に防止し、さらには伝動の騒音および振動を効果的に低下させる。図13、14を参照されたい。カム部品40が時計回り(CW)に360度回転すると、該カム部品40における第1側カム壁42の導出入端の誘導カム曲面421は、A2領域の第1側カム壁42の予圧導入、導出領域から、ローラフォロア32fを漸進的に導出させ、第1側カム壁42から離脱させる。A1領域の第1側カム壁42の予圧領域を、ローラフォロア32b、32dに予圧するように変更すると同時に、回転テーブル31の回転により、同時にローラフォロア32aをC領域の予圧転換領域に動かし、第1側カム壁42および第2側カム壁43は接触しない。ローラフォロア32cはB1領域の第2側カム壁43の予圧領域に保持され、第2側カム壁43の導出入端の誘導カム曲面431は、B2領域の第2側カム壁43の予圧導入、導出領域から、ローラフォロア32eを漸進的に導入させる。さらに該ローラフォロア32eをB1領域の第2側カム壁43の予圧領域に進入させ、再度該第2側カム壁43と接触させ、さらには該第1側カム壁42および第2側カム壁43が、それぞれ異なる方向から第1対のローラフォロア32b、32cおよび第2対のローラフォロア32d、32eを対称に予圧するように再度変更させることができる。したがってカム部品40の回転を停止するとき、ローラフォロア32c、32eも同時に回転テーブル31の回転をすぐに停止させ、これにより回転テーブル31を所定のインデックス位置に正確に定位する。
上記説明に基づくと、本発明は、カム溝が「溝幅が変化する」設計であるため、カム部品は、第1方向の連続したカム曲面を呈する第1側カム壁と、第2方向の連続したカム曲面を呈する第2側カム壁とが、それぞれ異なる方向から回転テーブルの少なくとも1対のローラフォロアに対称に予圧することができ、さらには該第1側カム壁および第2側カム壁と、該少なくとも1対のローラフォロアとの間に、いつでもゼロバックラッシュ状態が保持されることがわかる。これにより、カム部品がどの角度の位置で正、逆回転を作動または停止するのに関わらず、カム壁およびローラフォロア間の衝撃、振動現象が生じず、回転テーブルを所定のインデックス位置に正確に定位することができるだけでなく、回転テーブル上のワークの加工精度を確実に保証する。
このため、本発明は実際に実用性および進歩性を大いに有する設計であり、同様の製品は未だ見られず、さらに刊行物により開示されていない。したがって発明特許の出願条件に符合するため、法に基づき、出願を行う。
既知部分
10 ローラフォロア
11 回転テーブル
12 ローラギヤカム
121 カム壁
20 ローラフォロア
21 回転テーブル
22 バレルカム
221 カム溝
222 左側カム壁
223 右側カム壁
本発明部分
30 台座
31 回転テーブル
32 ローラフォロア
32a ローラフォロア
32b ローラフォロア
32c ローラフォロア
32d ローラフォロア
32e ローラフォロア
32f ローラフォロア
40 カム部品
41 カム軸
42 第1側カム壁
421 誘導カム曲面
43 第2側カム壁
431 誘導カム曲面
44 カム溝
50 駆動源
51 減速機構
A1領域 第1側カム壁の予圧領域
A2領域 第1側カム壁の予圧導入、導出領域
B1領域 第2側カム壁の予圧領域
B2領域 第2側カム壁の予圧導入、導出領域
C領域 予圧転換領域

Claims (7)

  1. 回転テーブルのインデックス駆動装置であって
    台座と;
    該台座に枢設され、等分角度で複数個のローラフォロアが環状に配置される回転テーブルと;
    該回転テーブルの一側に設けられるカム部品であって、第1方向の連続したカム曲面を呈する第1側カム壁と、第2方向の連続したカム曲面を呈する第2側カム壁とが設けられ、さらに各相対する第1側カム壁および第2側カム壁間に、溝幅が変化するカム溝が形成され、これにより該各ローラフォロアを導入させて該回転テーブルを回転させ、このうち、該溝幅が変化するカム溝は、該第1側カム壁および該第2側カム壁により、それぞれ異なる方向から該回転テーブルの少なくとも1対の該ローラフォロアに対称に予圧するカム部品と;を含む装置。
  2. 該回転テーブルは盤面上に該複数のローラフォロアを有し、該複数のローラフォロアの中心軸は該回転テーブルの中心軸に平行であり、該カム部品はバレルカムである、請求項1に記載の回転テーブルのインデックス駆動装置。
  3. 該カム部品にカム軸が設けられ、該カム軸の一端は駆動源に連結され、これにより該カム部品を回転させる、請求項1に記載の回転テーブルのインデックス駆動装置。
  4. 該カム部品の駆動源は減速機構に連結され、該減速機構は該カム部品のカム軸に連結されて伝動する、請求項3に記載の回転テーブルのインデックス駆動装置。
  5. 該カム部品に、第1方向に連続したカム曲面を有する第1側カム壁が加工成型され、さらに第2方向に連続したカム曲面を有する第2側カム壁が加工成型される、請求項1に記載の回転テーブルのインデックス駆動装置。
  6. 該カム部品の第1側カム壁の導出入端に、漸進的な誘導カム曲面が延伸して設けられ、これにより該各ローラフォロアを漸進的に導出または導入させる、請求項1に記載の回転テーブルのインデックス駆動装置。
  7. 該カム部品の第2側カム壁の導出入端に、漸進的な誘導カム曲面が延伸して設けられ、これにより該各ローラフォロアを漸進的に導出または導入させる、請求項1に記載の回転テーブルのインデックス駆動装置。
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