JP4322492B2 - インデックステーブル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械に併設されて工作物を保持すると共に、工作物の姿勢変換を行うために使用されるインデックステーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属などを素材とする工作物に、穴加工や切削加工を行う場合は、マシニングセンタやフライス盤などと呼ばれる工作機械が使用される。工作機械はエンドミルやドリルなどの工具を保持して旋回させる主軸や、工作物を固定するテーブルなどから構成され、自在に加工できるよう工作物と工具は相対的に移動可能な構造であり、テーブルが前後左右（Ｘ軸とＹ軸）方向および上下（Ｚ軸）方向の移動を担う構造が一般的である。もし直方体状の工作物に対して上面と正面と底面の計三面に同一直径の穴加工を行う場合、工具は加工の途中で交換する必要はないが、工作物は各面の加工が終わる度にテーブルから取り外して姿勢を変換して再び加工を継続する必要がある。なおテーブルや工作物を保持する設備には、基準面と呼ばれる平面状に加工された面があり、この基準面は工作機械の座標系に一致させる必要がある。
【０００３】
前記の場合、各面の加工が終わる度に工作物をテーブルから取り外すため、手間が掛かる上に作業時間も長くなるが、この問題は、工作物とテーブルの間にインデックステーブルを介在させることで解決する。インデックステーブルは、工作物を固定できる円盤状の回転テーブルを備えた装置で、回転テーブルは剛性の高いフレームで保持されている。フレームには、工作機械のテーブルなどに密着できるよう、精度良く仕上げられた基準面が備えられており、また回転テーブルは、サーボモータなどの動力源により自在に回転することが可能である。さらに回転テーブル表面の回転面や、旋回の中心となる回転軸は、基準面に対して平行度や直角度が管理され、高精度な加工を実現している。工作機械のテーブルにインデックステーブルを配置する際は、双方の基準面を密着させてから精度を確認しながらボルトなどで強固に一体化して、その後回転テーブルに工作物を取り付けて作業を開始すると、加工の進行状況に応じて回転テーブルを旋回させて、複数の面を連続的に処理できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
工作機械は高精度を要求されるため、主要構造は剛性を確保するため大掛かりになる傾向があり、その結果テーブル周辺の空間に余裕はなく、しかもクーラント配管などの付帯設備が設置されると、さらに余裕は少なくなる。またインデックステーブルは工作物を確実に保持する必要があり、かつ回転テーブルの位置決めも精度良く行う必要があり、剛性の高いフレームを使用した上、内部に減速用ウォーム歯車やブレーキやセンサなどを装備している。そして回転テーブルの動力源となるサーボモータは、大きさや維持管理の問題からフレームの側面に突出して取り付けられ、このサーボモータが工作機械側の設備と干渉する場合があり設置時の制約は避けられない。
【０００５】
従来インデックステーブルにおいては、回転テーブルが設けられているテーブル設置面と直交する四面に対して、一面のみを基準面としているので、例えばこの四面のうちの底面が基準面で、回転テーブルが側面に装備された標準的な型式の場合、工作機械のテーブル周辺の空間に余裕がないことから、図５に示すように回転テーブルに対するサーボモータの配置が、線対称形である二種類が必要になる。この二種類は、構造が異なるため、個別の型式名（例えば型式名の末尾に−Ｒ，−Ｌを付加する）を与えて区別している場合が多く、製作に際してもフレームなどの形状が異なるため個別の設計図が必要である。このためインデックステーブルを製作する側は、設計図や部品の管理が複雑化するため費用の増加が避けられず、また発注時の誤認などで、誤った型式のインデックステーブルが納入される危険も皆無ではない。
【０００６】
本発明は、このような実状を基に開発されたもので、使用条件に制約が少なく汎用的に使用できるインデックステーブルの提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は請求項１記載の発明のように、回転テーブルを有する直方体状のフレームであって、フレームの回転テーブル設置面に直交する四面のうち回転テーブルを駆動するための動力源が突出する一面を除く三面のうちの少なくとも動力源が突出する面に隣接する二面が基準面として形成され、基準面を工作機械のテーブルへの設置面としてあることを特徴とするインデックステーブルを使用することで解決できる。インデックステーブルは、剛性を確保するため直方体状の重厚なフレームを備えており、このフレームのいずれか一面に回転テーブルが設置されている。また工作機械のテーブルに密着するためフレームには基準面も必要となるが、回転テーブルが設置されている面に直交して隣接している四面から、回転テーブルを駆動するためのサーボモータなどの動力源が取り付けられている面を除いた残り三面のうちのうちの少なくとも動力源が突出する面に隣接する二面を、高精度の切削または研削加工を施すことにより、インデックステーブルを工作機械のテーブルなどに取り付けるための基準面として使用できる。

【０００８】
従来インデックステーブルのフレームは、回転テーブル設置面に直交して隣接する四面のうち、一面のみが基準面として利用されてきたが、本発明では複数の面が基準面として使用できるため、フレーム外部に突出している動力源の位置の自由度が向上する。例えばフレームの対向する二面を基準面とした上で、テーブルが水平面である工作機械に設置する場合、一方の基準面を下に向けて回転テーブルに対してサーボモータが右側に位置している状態から、インデックステーブルを上下反転させて、他方の基準面を下に向けて回転テーブルに対してサーボモータが左側に位置している状態に変化させることができる。
【０００９】
請求項１記載の発明を発展させて、より一層利便性を高めるには、回転テーブル設置面に直交するフレームの四面のうち、動力源が突出していない三面全てを基準面として利用することも可能であり、また、回転テーブル設置面に対向する面も基準面とすることも可能である。このように、フレーム外側の全六面のうち、回転テーブル設置面と動力源が突出する面を除く四面を、基準面として使用することが可能になる。その結果、回転テーブルに対してサーボモータを上側、右側、左側に位置させることが可能になる。

【００１０】
インデックステーブルを旋回させるための動力源であるサーボモータは、回転軸にウォーム歯車が直結されており、回転テーブルを微速で強力に移動させているが、このウォーム歯車など駆動系の機器はフレーム内部に収容されている。ウォーム歯車は、一端がサーボモータで支持され、他端はフレームで支持されているが、ウォーム歯車を支持する軸受けなどの部品は、強度上の観点から小型化は困難であり、これをフレーム内部に埋没させるとフレームの寸法が過大になるため、軸受けを収容するケーシングだけをフレーム外部に突出する場合がある。
【００１１】
ケーシングが存在する面も基準面として使用するには、請求項２記載の発明のように、動力源が突出する面に対向する面の一部には、ケーシングが突出しており、該ケーシングが突出する面には、ケーシングの周囲を平面状に加工を行い、ケーシングが収容される空洞部及び基準面を反対面に分けて備えた介在物を、該ケーシングが突出する面に対向する面に固定可能に設ける。このようにケーシングが存在する面も、ケーシング以外の箇所を平面状に加工するが、この面を直接、工作機械のテーブルに接触させると、当然ながらケーシングが工作機械と干渉するため、通常の形態では設置不可能である。この問題は、工作機械とインデックステーブルの間にベースプレートやブロックなどの介在物を使用することで解決でき、ベースプレートは、両面が基準面と同様に平面状の加工が施され、またケーシングを収容するための空洞部を備えている。空洞部を有する一面をインデックステーブルに接触させ、他面を工作機械のテーブルに接触させると、ケーシングが存在する面も基準面として使用できる。

【００１２】
インデックステーブルのフレーム外面を、高精度に加工を行い形成される基準面は、必ずしも面全体を加工する必要はなく、面にあらかじめ凹凸を設けて、複数の最も突出した箇所だけに加工を行い、純粋な基準面は島状に配置する場合が一般的である。
【００１３】
インデックステーブルは、工作物を高精度に旋回させるため、回転テーブルを駆動する動力源としてサーボモータが使用され、ウォーム歯車で減速して回転テーブルを旋回させている。この駆動系は重荷重を取り扱うため、ペースト状のグリースでは潤滑に問題があり、粘度の低い潤滑油をフレーム内部に貯留させている。このため潤滑油の量や状態を監視するためのオイルゲージや、潤滑油の補給や排出のため給油栓や排油栓が必要になる。本発明ではインデックステーブルが多様な姿勢で使用されるため、請求項３記載の発明のように、フレーム各面のうち少なくとも二面には、オイルゲージ、給油栓および排油栓のうち少なくとも一つが備えられていると利便性が高い。なおオイルゲージや給油栓や排油栓を基準面に装備する場合、工作機械との干渉を防止するため基準面から突出させてはならず、基準面と同一面または基準面より後退した位置に設置する。

【００１４】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明のインデックステーブルの構造を示しており、図１（イ）は平面図、図１（ロ）は正面図である。また図２（イ）は左側面図で、図２（ロ）は右側面図で、図２（ハ）は背面図である。ここでは、工作機械のテーブル１０が上向きの水平面であることを想定し、またテーブル１０上面は、平面度のほか座標系に対しての直角度や平行度も厳密に管理されており、工作機械側の基準面である。インデックステーブル１は、直方体状のフレーム１１と円盤状の回転テーブル２とサーボモータを使用した動力源１３などから構成され、回転軸２０を中心に回転テーブル２は、正面図に記された矢印の方向に旋回することが可能である。またフレーム１１の内部には、回転テーブル２を高い剛性で支持する軸受けのほか、駆動用にウォーム歯車やウォームホイール歯車がなど組み込まれ、回転テーブル２の位置情報を検出するセンサなど（いずれも図示せず）も組み込まれている。
【００１５】
回転テーブル２の表面を本明細書では回転面３と呼び、この回転面３は平面状に仕上げられ、旋回に伴う振れも発生せず、また工作物２１を回転面３に固定するクランパ２２を装着できるよう、回転面３にメネジを加工する場合もある。図１，２では、フレーム１１のＢ面６が底面になっているが、この面は回転面３に対して直角で基準面として利用できるよう高精度に切削加工が行われている。なおインデックステーブル１を工作機械のテーブル１０に据え付ける場合には、図１（ロ）の破線に示すように、フレーム１１側面に基準面に対して平行に形成された固定溝１２に、押さえ板を引っ掛けて、テーブル１０と押さえ板をボルトで締結している。
【００１６】
底面となるＢ面６以外に上面となるＡ面５と、背面となるＥ面９も、基準面として利用できるよう高精度に加工され、Ｅ面（背面）９は、回転面３に平行で回転軸２０に直交しており、またＡ面（上面）５は、Ｂ面（底面）６に対して平行である。したがってＥ面（背面）９が下向きになるよう横転させた場合には、工作機械のテーブル１０とＥ面９が面接触して、回転テーブル２を上向きとして使用することができ、また天地を入れ替えてＡ面（上面）５をテーブル１０に面接触させて使用することもできる。このほか回転テーブル設置面（正面）４と上面であるＡ面５には、それぞれオイルゲージ２３と給油栓２４と排油栓２５が装備され、回転テーブル設置面４側は、天地入れ替えての使用を考慮してオイルゲージ２３が二個取り付けられ、またＥ面９を下向きに据え付けた場合に備え、図示しないがＢ面６にもオイルゲージ２３などが装備されている。なおＡ面５とＢ面６の二つの基準面に装備される給油栓２４などは、工作機械などとの干渉を防止するため、基準面から後退した位置に取り付けられている。
【００１７】
図３は従来、線対称形の二種類のインデックステーブルを必要としていた状況で、本発明によるインデックステーブル１を使用した状況であり、図３（イ）において、工作機械のテーブル１０の向かって右側寄りには、Ｂ面６を下に向けた状態でインデックステーブル１が設置され、また左寄りには、Ａ面５を下に向けた状態で設置されている。この場合、テーブル１０の上面から回転軸２０までの距離が双方で異なるものの、この点は工作機械側で調整可能であり実質的には支障がない。また図３（ロ）は、（イ）に示す状況を上から見た平面図で、いずれの置き方の場合にも、動力源１３を同一方向に突出させている。
【００１８】
本発明のインデックステーブル１は、これまでの記載のようにフレーム１１の三面を基準面として使用できるが、他の一面も基準面として利用することで、さらに利便性が向上する。フレーム１１は、回転テーブル設置面４と動力源１３のあるＤ面８は、基準面として使用することが難しいものの、動力源１３に対向するＣ面７は、基準面として利用可能である。ただしこのＣ面７は、回転テーブル２を旋回させるウォーム歯車の一端を支持している軸受けを覆うケーシング１４が突出しており、何らかの対策が必要になる。
【００１９】
図４は、前記の点に配慮して工作機械のテーブル１０とＣ面７の間にベースプレート１５を介在させた形態で、ベースプレート１５は、図４（イ）のように上下両面が平行に切削され、また中央部には、ケーシング１４を収容するための空洞部１６が確保されている。そのほかベースプレート１５とインデックステーブル１を締結する際に使用されるボルト穴１７が複数設けられ、さらにボルト１９頭部を埋没させるための逃げ溝１８も加工されている。そのほかフレーム１１のＣ面７もケーシング１４以外の面は、基準面となるよう平面状に加工が施されている。ベースプレート１５を使用する際は図４（ロ）のように、ベースプレート１５上面と、インデックステーブル１のＣ面７とを接触させ、逃げ溝１８からボルト１９を通して双方を一体化した後、ベースプレート１５をテーブル１０に接触させて位置決めを行いながら固定する。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明により、インデックステーブルを構成する直方体状のフレームの最大四面を基準面として使用できるため、設置時の姿勢に自由度が増え、従来は回転テーブルに対するサーボモータの配置が線対称形である二種類のインデックステーブルを必要としていた場合に、本発明では一種類を姿勢変換するだけで対応可能で、インデックステーブルの製作に際して部品点数を削減した上で同一形状のものを量産できるため、価格の引き下げや納期の短縮などが実現される。

【００２１】
請求項２記載の発明により、フレーム外面にケーシングなどの突出物が存在する面も基準面として使用できるため、回転テーブル設置面および動力源の設置面以外の全面を基準面として使用でき汎用性が一層向上する。

【００２２】
請求項３記載の発明により、オイルゲージや給油栓や排油栓をフレームの複数面に設置することで、インデックステーブルがどのような姿勢で設置された場合でも潤滑油の補給や交換や監視ができ、保守点検が行いやすいため潤滑不良などの不具合を未然に防ぎ信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）（ロ）
本発明によるインデックステーブルの構造を示し、（イ）は平面図、（ロ）は正面図である。
【図２】（イ）（ロ）（ハ）
本発明によるインデックステーブルの構造を示し、（イ）は左側面図、（ロ）は右側面図、（ハ）は背面図である。
【図３】（イ）（ロ）
本発明によるインデックステーブルにおいて、フレームのＢ面を下に向けて工作機械に固定した場合と、天地を入れ替えてフレームのＡ面を下に向けて固定した場合を示す図で、（イ）は正面から見た状態で、（ロ）は平面図である。
【図４】（イ）（ロ）
本発明のインデックステーブルにおいて、ケーシングが存在する面を基準面にする場合を示し、（イ）はベースプレートの外形を示す斜視図で、（ロ）はベースプレートを介在させてインデックステーブルを固定した状態を示している。
【図５】従来構造のインデックステーブルを使用した場合を示す斜視図で、回転テーブルに対するサーボモータの配置が線対称形である二種類を、使用状況に応じて使い分ける必要がある。
【符号の説明】
１ インデックステーブル
２ 回転テーブル
３ 回転面
４ 回転テーブル設置面
５ Ａ面（上面）
６ Ｂ面（底面）
７ Ｃ面（左側面）
８ Ｄ面（右側面）
９ Ｅ面（背面）
１０ テーブル（工作機械側）
１１ フレーム
１２ 固定溝
１３ 動力源（サーボモータ）
１４ ケーシング
１５ ベースプレート
１６ 空洞部
１７ ボルト穴
１８ 逃げ溝
１９ ボルト
２０ 回転軸
２１ 工作物
２２ クランパ
２３ オイルゲージ
２４ 給油栓
２５ 排油栓

Claims (3)

1. 回転テーブル（２）を有する直方体状のフレーム（１１）であって、フレーム（１１）の回転テーブル設置面（４）に直交する四面（５，６，７，８）のうち回転テーブル（２）を駆動するための動力源（１３）が突出する面（８）を除く三面（５，６，７）のうちの少なくとも動力源（１３）が突出する面に隣接する二面（５，６）が基準面として形成され、基準面を工作機械のテーブル（１０）への設置面としてあることを特徴とするインデックステーブル。
2. 前記動力源（１３）が突出する面（８）に対向する面（７）の一部にはケーシング（１４）が突出しており、該ケーシング（１４）が突出する面（７）には、ケーシング（１４）の周囲を平面状に加工を行い、ケーシング（１４）が収容される空洞部（１６）と基準面を反対面に分けて備えた介在物を、該ケーシング（１４）が突出する面に対向する面に固定可能に設けてあることを特徴とする請求項１記載のインデックステーブル。
3. フレーム（１１）の各面（４，５，６，７，８，９）のうち少なくとも二面には、オイルゲージ（２３）、給油栓（２４）および排油栓（２５）のうち少なくとも一つが備えられ、これらが基準面に装備される場合は基準面と同一面、または基準面より後退した位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のインデックステーブル。

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