JP2022057300A - 回転テーブル機構 - Google Patents

Abstract

【課題】減速比の調整が比較的容易な回転テーブル機構を提供する。【解決手段】回転テーブル機構１０は、出力軸３ａが突出した歯車減速機付きモータ１と、クロスローラベアリング７と、回転テーブル５と、円筒状の本体部４ｂと、本体部４ｂの外周面から径方向外側に突出するように形成された鍔部４ｃとを有する連結シャフト４とを備える。クロスローラベアリング７の内輪部７ａの軸方向一端側に前記回転テーブルが締結され、前記クロスローラベアリングの内輪部の軸方向他端側に前記鍔部が締結され、前記出力軸が前記連結シャフトの本体部の中空部に挿入され、前記出力軸と前記本体部とが連結され、前記連結シャフトの本体部の少なくとも一部が、前記クロスローラベアリングの内輪部の径方向内側に形成された空間部に挿入されている。【選択図】図２

Description

本発明は、回転テーブル機構に関する。

特許文献１に、工作機械のロータリテーブルが記載されている。このロータリテーブルにおいて、モータは、遊星ギヤ機構とともに、回転テーブルの回転中心軸と平行に配設されている。モータの軸端には、遊星ギヤ機構が連結されており、遊星ギヤ機構の出力軸には、ピニオンが装着されている。回転テーブルは、スラスト荷重を併せ負荷し得る自動調心形のころ軸受を介し、ハウジングの上面に回転自在に搭載されている。回転テーブルの下面には、外歯のリングギヤが付設されており、リングギヤは、遊星ギヤ機構のピニオンに噛合している。モータが回転すると、遊星ギヤ機構により減速され、遊星ギヤ機構の出力軸に装着されたピニオンと噛合しているリングギヤでさらに減速され、リングギヤが付設されている回転テーブルが回転する。

特開平１０－１１３８４７号公報

従来のロータリテーブルにおいては、遊星ギヤ機構の出力軸に装着されたピニオンと噛合するリングギヤの減速比が固定されており、回転テーブルに付設されているリングギヤの径が、必然的に大きくなるため、比較的大きな減速比となる。遊星ギヤ機構の減速により、更に減速した回転速度を調整することはできるが、機構全体として、比較的小さな減速比とすることは難しい。

本発明は、このような従来技術に鑑み、減速比の調整が比較的容易な回転テーブル機構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、本発明の一形態に係る回転テーブル機構は、出力軸が突出した歯車減速機付きモータと、クロスローラベアリングと、回転テーブルと、円筒状の本体部と、前記本体部の外周面から径方向外側に突出するように形成された鍔部とを有する連結シャフトとを備える。前記クロスローラベアリングの内輪部の軸方向一端側に前記回転テーブルが締結され、前記クロスローラベアリングの内輪部の軸方向他端側に前記鍔部が締結され、前記出力軸が前記連結シャフトの本体部の中空部に挿入され、前記出力軸と前記本体部とが連結され、前記連結シャフトの本体部の少なくとも一部が、前記クロスローラベアリングの内輪部の径方向内側に形成された空間部に挿入されている。

本発明によれば、減速比の調整が比較的容易な回転テーブル機構を提供することができる。

回転テーブル機構の側面図である。 回転テーブル機構の部分断面図である。 回転テーブル機構の斜視図である。 連結シャフトの斜視図である。 回転テーブル機構の他の実施形態を示す分解斜視図である。 無人搬送車（ＡＧＶ）の駆動車輪に本発明の実施形態を適用した様子を示す断面図である。 歯車減速機付きモータの断面図である。 歯車減速機付きモータに取り付けられた取付板一体型ケースの斜視図である。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。

図１～図３に示すように、回転テーブル機構１０は、モータ２と歯車減速機３とが図示しないボルトにより組み付けられてなる歯車減速機付きモータ１と、この歯車減速機付きモータにより駆動される回転テーブル５と、取付板一体型ケース６とを備えている。取付板一体型ケース６は、歯車減速機付きモータ１の一部を覆うケースと、図示しない装置へ回転テーブル機構１０を取り付けるための取付板とが一体化されたものである。取付板一体型ケース６には、歯車減速機３の出力軸３ａ側の取付面と、クロスローラベアリング７の外輪部７ｂとが固定されている。クロスローラベアリング７の外輪部７ｂと取付板一体型ケース６とは、ボルト７ｃにより締結されている。

歯車減速機３の出力軸３ａと回転テーブル５とは、連結シャフト４を介して連結される。連結シャフト４を、ジョイント部品とも呼ぶことができる。図４に示すように、連結シャフト４は、軸穴部（中空部）４ａを有する円筒状の本体部４ｂと、本体部４ｂの外周面の軸方向中間部から径方向外側に突出するように形成された鍔部４ｃとを備えている。鍔部４ｃには、軸方向に延びる複数のボルト穴４ｅが、周方向に所定の間隔を置いて形成されている。鍔部４ｃは、ボルト穴４ｅ及びボルト４ｆにより、クロスローラベアリング７の内輪部７ａの軸方向一端面（出力軸３ａの突出方向と反対方向の端面）に締結されている。

回転テーブル５には、複数のボルト穴５ａが周方向に所定の間隔を置いて形成されている。回転テーブル５は、ボルト穴５ａ及びボルト５ｂにより、クロスローラベアリング７の内輪部７ａの軸方向他端面（出力軸３ａの突出方向の端面）に締結されている。

連結シャフト４の軸穴部４ａにキー溝４ｄが形成され、歯車減速機３の出力軸３ａにはキー溝４ｄと対応するようにキー３ｂが形成されている。キー溝４ｄにキー３ｂが嵌合することにより、出力軸３ａと連結シャフト４とが互いに固定される。

このように、歯車減速機３の出力軸３ａと回転テーブル５とは、連結シャフト４及び内輪部７ａを介して、互いに固定され、一体となって回転する。

また、クロスローラベアリング７の内輪部７ａの径方向内側中空部に、連結シャフト４及び歯車減速機３の出力軸３ａの少なくとも一部が挿入されている。

なお、回転テーブル５には、図示しない被駆動部を組み付けるための負荷取付け用タップ穴５ｃと、内径部インロ５ｄと、外径部インロ５ｅとが形成されている。

以上のような回転テーブル機構１０において、歯車減速機付きモータ１における歯車減速機３の出力軸３ａは、モータ２の駆動に伴って回転する。モータ２により発生する回転速度は、歯車減速機３により減速されて出力軸３ａから出力され、モータ２により発生するトルクは、歯車減速機３の減速比に応じて増加して、出力軸３ａから出力される。回転テーブル機構１０においては、前述のとおり、歯車減速機３の出力軸３ａと回転テーブル５とが一体となって回転するため、回転テーブル５も、歯車減速機３の出力軸３ａから出力される回転速度及びトルクを出力する。

回転テーブル機構１０における歯車減速機付きモータ１は、モータ２と歯車減速機３とで構成された、いわゆるギヤードモータである。そして、モータ２に組み付けることが可能で、減速比が異なるものの、モータ２と同じ取付角寸法で同じ出力軸寸法である複数の歯車減速機３を取り揃えておくことができる。

これにより、回転テーブル機構１０においては、歯車減速機３を交換することで回転テーブル５による駆動条件を変更することができる。そのため、様々な被駆動部の条件に対応することができる。

さらに、歯車減速機３の出力軸３ａが連結シャフト４の軸穴部４ａに挿入され、出力軸３ａに形成されたキー３ｂが軸穴部４ａに形成されたキー溝４ｄに嵌合することにより、歯車減速機付きモータ１と回転テーブル５とを、軸を基準として組み付けることができる。そのため、歯車減速機３の交換を容易に行うことができる。

また、出力軸３ａを支持し、回転テーブル５が締結される軸受として、クロスローラベアリング７が用いられる。このクロスローラベアリング７は、薄型で全方向からの高荷重を受けることが可能である。さらに、クロスローラベアリング７の内輪部７ａの中空部に、連結シャフト４及び歯車減速機３の出力軸３ａの少なくとも一部が挿入されているため、回転テーブル機構１０の薄型化も実現される。

歯車減速機３の出力軸３ａの径に応じて、軸穴部４ａの径が異なる複数の連結シャフト４を用意することで、径が異なる様々な出力軸３ａに対応することができる。

回転テーブル機構１０の駆動方法として、被駆動物を駆動する用途により、様々なものが考えられる。例えば、一定速度での回転、低速から高速まで状況により速度を変化させる回転、あるいは、正確な位置決めを繰り返すような間欠運転などがある。それぞれの用途に適したモータ２を用意し、それに適した歯車減速機３も用意することができる。

一定速度の回転であれば、ＡＣ電源を入力しただけで駆動する安価な誘導モータや同期モータを用いることができる。低速から高速までの変速回転であれば、ブラシレスモータを用いることができる。また、間欠運転であればステッピングモータなどが適している。歯車減速機３も、安価な歯車減速機、高速回転に対応する歯車減速機、位置を正確に出すためにバックラッシの少ない歯車減速機など、それぞれのモータ２に適したものを用意しておくことができる。このように、回転テーブル機構１０において、各種のモータ、歯車減速機を組み合わせた歯車減速機付きモータを用いることができる。

これら各種の歯車減速機３の取付角寸法と出力軸寸法を統一しておくことで、回転テーブル５、連結シャフト４及び取付板一体型ケース６が共通である回転テーブル機構１０において、様々な駆動条件に適した歯車減速機付きモータ１を用いることができる。

取付板一体型ケース６は、回転テーブル５側の出力面６ａと、図示しない装置への取付面６ｂとを備えている。出力面６ａと取付面６ｂとがなす角は、直角である。ケース全体を補強するための補強部（リブ）６ｃが、出力面６ａと取付面６ｂとに接するように形成されている。そして、図示しない装置に対する回転テーブル機構１０の取付方向と直交する方向を回転軸として、回転テーブル５が回転する。あるいは、回転テーブル５の出力面側に取付面が設けられた取付板一体型ケースを用いてもよい。

上記実施形態では、クロスローラベアリング７の外輪部７ｂに取付板一体型ケース６が固定され、クロスローラベアリング７の内輪部７ａに連結シャフト４の鍔部４ｃと回転テーブル５とが固定される。そして、歯車減速機３の出力軸３ａが、連結シャフト４の、キー溝４ｄ付きの軸穴部４ａに嵌合して挿入され、連結される。これにより、歯車減速機３の出力軸３ａと回転テーブル５とが一体となって回転する。
つまり、クロスローラベアリング７の外輪部７ｂが固定されており、クロスローラベアリング７の内輪部７ａが回転する。

［他の実施形態］
図５に示すように、クロスローラベアリング１７の内輪部１７ａが固定され、クロスローラベアリング１７の外輪部１７ｂが回転するような実施形態も可能である。

この実施形態において、クロスローラベアリング１７の内輪部１７ａは、ボルト１７ｃにより、取付板一体型ケース６に締結される。

回転テーブル１５は、円板状の本体部１５ｆと、本体部１５ｆの歯車減速機付きモータ側の端面に接続し、本体部１５ｆのよりも外径が小さく本体部１５ｆと同心に設けられた凸部１５ｃとを備えている。凸部１５ｃには、回転軸方向に沿って本体部１５ｆに向かうにつれて順に、軸方向内側に凹んだ形状の凹部１５ｄと、凹部１５ｄよりも径が小さい孔１５ｅとが形成されている。つまり、凸部１５ｃは略円筒状である。

連結シャフト１４は、軸穴部１４ａを有する円筒状の本体部１４ｂと、本体部１４ｂの歯車減速機付きモータ１側の外周面の軸方向端部から径方向外側に突出するように形成された鍔部１４ｃとを備えている。軸穴部１４ａにはキー溝が形成されている。本体部１４ｂが回転テーブル１５の孔１５ｅに嵌合し、鍔部１４ｃが回転テーブル１５の凹部１５ｄ内に収まるように、連結シャフト１４及び回転テーブル１５が形成されている。鍔部１４ｃには複数のボルト穴１４ｅが周方向所定間隔で形成され、このボルト穴１４ｅ及びボルト１４ｆにより、連結シャフト１４は回転テーブル１５の凹部１５ｄに締結される。

回転テーブル１５の本体部１５ｆの外周縁部には、複数のボルト穴１５ａが周方向所定間隔で設けられ、このボルト穴１５ａ及びボルト１５ｂにより、クロスローラベアリング１７の外輪部１７ｂに締結される。

歯車減速機３の出力軸３ａが連結シャフト１４の軸穴部１４ａに挿入され、軸穴部１４ａに形成されたキー溝に、出力軸３ａに形成されたキー３ｂが嵌合することで、歯車減速機３の出力軸３ａと回転テーブル１５とが一体となって回転する。

［適用例］
図３に示したように、取付板一体型ケース６においては、回転テーブル５側の出力面６ａと、図示しない装置への取付面６ｂとが一体となっており、出力面６ａと取付面６ｂとのなす角が直角である。そして、図６に示すように、回転テーブル５に対し、無人搬送車（Automated Guided Vehicle, ＡＧＶ）の一つの駆動車輪としてのタイヤ（ホイール）８を組み付けることができる。４個の回転テーブル機構１０の取付面６ｂを、無人搬送車の車体に取り付けることで、四輪の無人搬送車を構成することができる。

出力軸３ａは、車体への取付け部よりできるだけ間隔を置いて配置した方が、径が小さいタイヤ（ホイール）８を採用することができ、無人搬送車そのものを低床化することができる。

歯車減速機３として平行軸歯車減速機を採用した場合、図７に示すように、モータ２の出力軸２ａと歯車減速機３の出力軸３ａとは必然的にオフセットされる。つまり、両出力軸が同一軸線上にない。歯車減速機の出力軸３ａをモータ２の出力軸２ａよりも下側に位置するように歯車減速機３をモータ２に取り付けることにより、歯車減速機３の出力軸３ａをより下側に（無人搬送車の走行路面により近い位置に）設けることができる。そして、径が比較的小さいタイヤ（ホイール）８を採用することで、無人搬送車そのものを低床化することができる。

また、図８に示すように、取付板一体型ケース６の取付面６ｂに、無人搬送車の車体へ取り付けるための取付穴６ｂ１と、位置決めピン穴（丸穴）６ｂ２と、位置決めピン穴（長穴）６ｂ３とが設けることができる。これにより、車体へ組み付ける際、メンテナンス等でいったん取り外して再び取り付ける際などに、車体に対して取付板一体型ケース６を簡単に位置決めすることができる。

以上の実施形態によれば、以下に列挙する効果が得られる。
（１）回転テーブルに対して歯車減速機付きモータを軸基準で容易に着脱することができる。
（２）歯車減速機の出力軸の寸法が同じであれば、異なる減速比の歯車減速機、異なる種類の歯車減速機、また、その減速機と組み合わせられる各種のモータを用いることができる。
（３）内径の異なる複数の連結シャフトを用意することで、出力軸寸法が異なる歯車減速機との組み合わせが可能である。
（４）それぞれの用途に応じた回転速度や出力トルクに変更可能である。減速比が異なり、各種モータに適合した既存の減速機から、幅広い選定が可能である。回転テーブル機構の減速比の調整が比較的容易である。
（５）クロスローラベアリングの内輪部の空間部に、連結シャフト及び出力軸の少なくとも一部が収まるため、軸方向の長さを短くすることができる。

なお、歯車減速機付きモータの出力軸と連結シャフトの本体部との連結は、キー及びキー溝によるものに限られず、メカロックなどの他の方法によるものでもよい。

これまでに説明した実施形態に関し、以下の付記を開示する。
［付記１］
出力軸が突出した歯車減速機付きモータと、
クロスローラベアリングと、
回転テーブルと、
円筒状の本体部と、前記本体部の外周面から径方向外側に突出するように形成された鍔部とを有する連結シャフトと
を備えた回転テーブル機構であって、
前記クロスローラベアリングの内輪部の軸方向一端側に前記回転テーブルが締結され、
前記クロスローラベアリングの内輪部の軸方向他端側に前記鍔部が締結され、
前記出力軸が前記連結シャフトの本体部の中空部に挿入され、前記出力軸と前記本体部とが連結され、
前記連結シャフトの本体部の少なくとも一部が、前記クロスローラベアリングの内輪部の径方向内側に形成された空間部に挿入されている、
回転テーブル機構。
［付記２］
出力軸が突出した歯車減速機付きモータと、
クロスローラベアリングと、
回転テーブルと、
円筒状の本体部と、前記本体部の外周面から径方向外側に突出するように形成された鍔部とを有する連結シャフトと
を備えた回転テーブル機構であって、
前記クロスローラベアリングの外輪部に前記回転テーブルが締結され、
前記回転テーブルに前記鍔部が締結され、
前記出力軸が前記連結シャフトの本体部の中空部に挿入され、前記出力軸と前記本体部とが連結され、
前記連結シャフトの本体部の少なくとも一部が、前記クロスローラベアリングの内輪部の径方向内側に形成された空間部に挿入されている、
回転テーブル機構。
［付記３］
前記歯車減速機付きモータにおけるモータが、誘導モータと、同期モータと、ブラシレスモータと、ステッピングモータとのいずれかである、付記１又は２に記載の回転テーブル機構。
［付記４］
前記歯車減速機付きモータにおける歯車減速機が、平行軸歯車減速機であり、
前記歯車減速機付きモータにおけるモータの出力軸と歯車減速機の出力軸とが、オフセットしている、
付記１～３のいずれか一項に記載の回転テーブル機構。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

１０ 回転テーブル機構
１ 歯車減速機付きモータ
２ モータ
３ 歯車減速機
４ 連結シャフト
４ａ 軸穴部
４ｂ 本体部
４ｃ 鍔部
５ 回転テーブル
７ クロスローラベアリング

Claims (4)

1. 出力軸が突出した歯車減速機付きモータと、
   クロスローラベアリングと、
   回転テーブルと、
   円筒状の本体部と、前記本体部の外周面から径方向外側に突出するように形成された鍔部とを有する連結シャフトと
   を備えた回転テーブル機構であって、
   前記クロスローラベアリングの内輪部の軸方向一端側に前記回転テーブルが締結され、
   前記クロスローラベアリングの内輪部の軸方向他端側に前記鍔部が締結され、
   前記出力軸が前記連結シャフトの本体部の中空部に挿入され、前記出力軸と前記本体部とが連結され、
   前記連結シャフトの本体部の少なくとも一部が、前記クロスローラベアリングの内輪部の径方向内側に形成された空間部に挿入されている、
   回転テーブル機構。
2. 出力軸が突出した歯車減速機付きモータと、
   クロスローラベアリングと、
   回転テーブルと、
   円筒状の本体部と、前記本体部の外周面から径方向外側に突出するように形成された鍔部とを有する連結シャフトと
   を備えた回転テーブル機構であって、
   前記クロスローラベアリングの外輪部に前記回転テーブルが締結され、
   前記回転テーブルに前記鍔部が締結され、
   前記出力軸が前記連結シャフトの本体部の中空部に挿入され、前記出力軸と前記本体部とが連結され、
   前記連結シャフトの本体部の少なくとも一部が、前記クロスローラベアリングの内輪部の径方向内側に形成された空間部に挿入されている、
   回転テーブル機構。
3. 前記歯車減速機付きモータにおけるモータが、誘導モータと、同期モータと、ブラシレスモータと、ステッピングモータとのいずれかである、請求項１又は２に記載の回転テーブル機構。
4. 前記歯車減速機付きモータにおける歯車減速機が、平行軸歯車減速機であり、
   前記歯車減速機付きモータにおけるモータの出力軸と歯車減速機の出力軸とが、オフセットしている、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の回転テーブル機構。

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