JP3550330B2 - ロータリーテーブルのクランプ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械において、工作物を回転割り出しさせるために使用するロータリーテーブルのクランプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ロータリーテーブルの回転機構として、一般的に非可逆回転性を備えるウォームギヤ機構を採用している。
【0003】
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い構造であり、微小ながらバックラッシュを有するため、テーブルを静止状態にしても、そのバックラッシュ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。
【0004】
上記問題を解消するために、実用新案登録第2570665号公報に開示された従来装置においては、回転駆動装置からの回転運動をテーブルに伝達するスピンドルとともに一体回転されるクランプディスクと、クランプディスクをハウジングとの間で挟み込み可能に設けられたクランプピストンとを設け、クランプピストンに空気圧を作用させ、クランプディスクをクランプピストンとハウジングとの間で挟み込み、クランプディスクとハウジングとの間に発生する摩擦力により、クランプディスクにつながるスピンドルの動きを拘束し、スピンドルにつながるテーブルを静止状態に保つようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合、大きなクランプ力を得るためには、クランプディスクおよびクランプピストンの外径を大きくして、クランプディスクとハウジングとの間に発生する摩擦トルクを大きくする必要があり、スペース上、小型のロータリーテーブルに採用することができなかった。
【0006】
そこで、本発明は、小型のロータリーテーブルにおいても十分なクランプ力が得られるようなクランプ装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段、作用】
前記目的を達成するための本発明のロータリーテーブルのクランプ装置は、フレーム本体に対し回転可能に支持されたスピンドルと、このスピンドルの端部に固定されたワークテーブルと、前記スピンドルを回転駆動する駆動装置とからなるロータリーテーブルにおいて、前記スピンドルとともに一体的に回転し、スピンドルの軸方向に所定の間隔をおいて配設された複数のクランプディスクと、前記各々のクランプディスクの側面に対向してフレーム本体に形成された複数のクランプ面と、前記各々のクランプディスクを対応するクランプ面に押しつける制動手段とからなり、前記制動手段は、隣接するクランプディスクの間に設けられて対応する前記クランプディスクに対し前記クランプ面と反対の側において対向する第1及び第2の円形制動部と、前記第1及び第2の円形制動部の間に形成された両円形制動部に共通の環状の流体圧室と、前記流体圧室へ圧力流体を供給する供給部とからなり、前記供給部からの圧力流体の供給に伴う前記流体圧室内の流体圧力の上昇により前記第1及び第2の円形制動部がそれぞれ対応するクランプディスクへ押圧され、各クランプディスクが対応するクランプ面へ押しつけることを特徴としている。
【0008】
前記制動手段は、前記第1の円形制動部が、前記スピンドルが挿通されて前記スピンドルの軸方向に延びる挿通部の一端から前記スピンドルの半径方向に延びるように形成されると共に、前記第2の円形制動部が、前記挿通部に嵌合して前記スピンドルの半径方向に延びるように形成されており、更に、前記流体圧室が、前記前記各円形制動部の外周面にそれぞれ接するフレーム本体と前記第1及び第2のクランプピストンとの間で形成されるようにしてもよい。
【0009】
本発明によれば、複数の小径クランプディスクを、各々に対向して設けられたクランプ面に押しつけ、各々の接触面の摩擦力を利用してクランプ力を得るので、それらの制動効果が加算される。従って、小型のロータリーテーブルにおいても、十分なクランプ力が作用するクランプ装置を搭載することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【0011】
まず、図1を参照して、ロータリーテーブル60の構成を説明する。
【0012】
フレーム本体1の内部には、スピンドル2が、ベアリング20により回転可能に軸支され、そのスピンドル2の一端には、ワークテーブル3が等ピッチ円上の数ヶ所でボルト31により取り付けられている。
【0013】
ウォームホイール22がスピンドル2の中央部に同芯状に嵌合され、図示しない適当な手段により固定される。また、ウォーム23がウォームホイール22の回転軸、すなわちスピンドル2の軸線と直角な軸線上に配置され、ウォームホイール22と噛み合いながらフレーム本体1に回転可能に支持されている。
【0014】
フレーム本体1の反ワークテーブル側の側面には、ケース24が、数ヶ所でボルト32により取り付けられている。ケース24の内周面には、オイルシール25が嵌合され、このオイルシール25は、スピンドル2の軸端部の外周に接し、クランプ装置内に切削油等が進入することによる摩擦力の低下を防止する。また、スピンドル2のワークテーブル3取り付け側の軸端部においても、同様にオイルシール26がフレーム本体1に嵌合され、スピンドル2の軸端部の外周に接している。
【0015】
次に、本発明のクランプ装置70の構成を、第1の実施例として図1を参照して説明する。
【0016】
スピンドル2の段付面41には、第1のクランプディスク4が等ピッチ円上の数ヶ所でボルト33により取り付けられ、これと対向する環状の第1のクランプ面6に対して少しの隙間をおいて配置されている。また、ウォームホイール22のボス部端面42には、第2のクランプディスク5が等ピッチ円上の数ヶ所でボルト34により取り付けられ、これと対向する環状の第2のクランプ面7に対して少しの隙間をおいて配置されている。なお、各クランプ面6,7は、環状の連続面に限らす、断続的な面であってもよい。
【0017】
第1及び第2のクランプディスク4,5間には、環状の第1及び第2のクランプピストン8,9がフレーム本体1に嵌挿されてスピンドル2の軸方向に移動可能に設けられている。第1のクランプピストン8は、スピンドル2が挿通されてスピンドル2の軸方向に延びる挿通部43と、挿通部43の一端からスピンドル2の半径方向に延びる円形制動部44とから構成され、第2のクランプピストン9は、スピンドル2の半径方向に延びる円形制動部45からなり、円形制動部45は、第1のクランプピストン8の挿通部43にOリング46を挟み込みながら嵌合している。また、各円形制動部44,45の外周面は、フレーム本体1の内周面にOリング47,48を挟み込みながら接している。なお、各クランプピストン8,9の各クランプディスク4,5との接触面は、環状の連続面に限らす、断続的な面であってもよい。
【0018】
各クランプピストン8,9とフレーム本体1の内周面との間には、Oリング46,47,48により気密性が保たれ、空気圧室10が形成される。そして、フレーム本体1の外面に設けられた通気孔49から空気が流入するようになっている。なお、本発明は、空気に限らず油圧を利用することも同様に可能である。
【0019】
次に、クランプ動作について説明する。
【0020】
図示しない駆動モータによりウォーム23が回転されると、ウォーム23と噛み合っているウォームホイール22が回転し、これに伴い、スピンドル2、ワークテーブル3、第1及び第2のクランプディスク4,5が回転する。所定の回転角度に達すると回転動作が終了し、空気が通気孔49から流入される。そこで、空気圧室10が空気で充満されると、その空気圧により各クランプピストン8,9が、対応する各クランプディスク4,5を対応する各クランプ面6,7に押さえつけるように作用する。この時、各クランプディスク4,5は、先端部において弾性変形させられ、対応する各クランプ面6,7に押さえつけられ、環状の接触面に摩擦力が働き、各クランプディスク4,5、及びスピンドル2を制動する。これにより、工作物加工中に外力が作用しても、ウォームギヤ機構のバックラッシュの存在に関係なくワークテーブル3を所定位置に保持することができる。
【0021】
そして、再びワークテーブル3を回転させるには、空気圧室10に加えていた空気圧を解放すればよい。これにより、各クランプピストン8,9に作用していた力が解かれ、各クランプディスク4,5は、自身のもつ弾性力により元に戻るように作用し、各クランプ面6,7との接触が離れ、摩擦力がなくなり、ワークテーブル3は回転可能になる。
【0022】
なお、図2に示すように、各クランプ面6,7の上部において円周方向に数ヶ所形成された凹部に圧縮スプリング35,36を収納し、この圧縮スプリング35,36により各クランプピストン8,9を両者の間に介在させたストップリング37の方向に付勢するようにすれば、非制動時に、各クランプディスク4,5と各クランプピストン8,9との間には所定の隙間が保たれるので、両者が接触することがなく望ましい。この場合、制動時には、各クランプピストン8,9が圧縮スプリング35,36の付勢力に逆らいながら、各クランプディスク4,5を各クランプ面6,7に押えつけることになるが、圧縮スプリング35,36の付勢力は、各クランプディスク4,5への作用力に比べて僅かであるので、作動上問題になることはない。
【0023】
本実施例の場合、2つのクランプディスク4,5をコンパクトに配置し、1つの空気圧室10で効率よく制動作用を及ぼすことができ、1つのクランプディスクを使用する従来に比べて、約2倍の制動効果を得ることができる。
【0024】
また、クランプディスクを小型化して、2枚の小型クランプディスクを使用することで、小型のロータリーテーブルにおいても、大型のロータリーテーブル並の制動効果を有するクランプ装置を備えることができる。すなわち、例えば直径20cmの大径クランプディスクが、外径20cmで内径18cmの環状のクランプ面と接触する場合と、直径15cm(上記の4分の3の直径)の小径クランプディスクが、外径15cmで内径13cmの環状のクランプ面と接触する場合とを比較すると、各クランプディスクが各クランプ面に押さえつけられる力と両方の接触面における摩擦係数を同一とすれば、軸周りに発生する摩擦トルクは、接触面積と作用点の軸心からの半径との積に比例する。
【0025】
従って、両者の摩擦トルクの比は、(小径ディスクの摩擦トルク)/(大径ディスクの摩擦トルク)={π(152−132)×7.0}/{π(202−182)×9.5}≒0.54となり、小径ディスクの摩擦トルクは、大径ディスクの摩擦トルクの約半分になるので、2つの小径ディスクを用いて、大径ディスク並の摩擦トルクを得ることできる。
【0026】
なお、上記では2つの小径クランプディスクの場合を説明したが、3つ以上にすれば、クランプディスクの数が増すだけその効果も増える。ただし、装置のスペース上、2〜3つ程度が適当である。
【0027】
図3に示す例では、前記第1の実施例の中で説明した第1のクランプピストン8に代えて、クランプシリンダ11が設けられ、その外周面がOリング49を挟み込みながらフレーム本体内周面に嵌合し、軸方向に移動不可能に設けられている。そして、このクランプシリンダ11とブレーキシュー12とで空気圧室10を形成し、これらを2つ又はそれ以上のクランプディスク毎に配設しても同様な作用が得られる。また、3つ以上のクランプディスクに適用する場合、全てのクランプディスク毎に専用の空気圧室10を形成してもよいが、なるべく上記第1の実施例のような隣接する2つのクランプディスク間に共通の空気圧室10を設けるようにする方が、部品点数が減り低コスト化に有利であり、また省スペース化が可能であり、望ましい。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スピンドルの軸方向に所定の間隔をおいて複数の小径クランプディスクを配置し、各々のクランプディスクをそれぞれに対向して設けられたクランプ面に押しつけ、各々の接触面の摩擦力を利用してクランプ力を得るので、それらの制動効果が加算されて大きなクランプ力を発生させることができる。従って、小型のロータリーテーブルにおいても、十分なクランプ力が作用するクランプ装置を搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のロータリーテーブル及びクランプ装置の断面図である。
【図2】本発明のクランプ装置の一部を示す断面図である。
【図3】本発明のクランプ装置の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
1 フレーム本体
2 スピンドル
3 ワークテーブル
4 第1のクランプディスク
5 第2のクランプディスク
6 第1のクランプ面
7 第2のクランプ面
8 第1のクランプピストン
9 第2のクランプピストン
10 空気圧室
11 クランプシリンダ
12 ブレーキシュー
20 ベアリング
22 ウォームホイール
23 ウォーム
Claims (2)
- フレーム本体に対し回転可能に支持されたスピンドルと、このスピンドルの端部に固定されたワークテーブルと、前記スピンドルを回転駆動する駆動装置とからなるロータリーテーブルにおいて、
前記スピンドルとともに一体的に回転し、スピンドルの軸方向に所定の間隔をおいて配設された複数のクランプディスクと、前記各々のクランプディスクの側面に対向してフレーム本体に形成された複数のクランプ面と、前記各々のクランプディスクを対応するクランプ面に押しつける制動手段とからなり、
前記制動手段は、隣接するクランプディスクの間に設けられて対応する前記クランプディスクに対し前記クランプ面と反対の側において対向する第1及び第2の円形制動部と、前記第1及び第2の円形制動部の間に形成された両円形制動部に共通の環状の流体圧室と、前記流体圧室へ圧力流体を供給する供給部とからなり、
前記供給部からの圧力流体の供給に伴う前記流体圧室内の流体圧力の上昇により前記第1及び第2の円形制動部がそれぞれ対応するクランプディスクへ押圧され、各クランプディスクが対応するクランプ面へ押しつける
ことを特徴とするロータリーテーブルのクランプ装置。 - 前記制動手段は、前記第1の円形制動部が、前記スピンドルが挿通されて前記スピンドルの軸方向に延びる挿通部の一端から前記スピンドルの半径方向に延びるように形成されると共に、前記第2の円形制動部が、前記挿通部に嵌合して前記スピンドルの半径方向に延びるように形成されており、更に、前記流体圧室が、前記前記各円形制動部の外周面にそれぞれ接するフレーム本体と前記第1及び第2のクランプピストンとの間で形成される
ことを特徴とする請求項1に記載のロータリテーブルのクランプ装置。
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