JP4488775B2

JP4488775B2 - 工作機械の回転テーブル

Info

Publication number: JP4488775B2
Application number: JP2004072503A
Authority: JP
Inventors: 邦夫原; 雄一郎土屋; 郷平野
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2024-03-15
Also published as: JP2005254420A

Description

本発明は、パレットを着脱可能に載置する工作機械の回転テーブルに関する。

従来から、パレットを回転テーブルに対して昇降させたり、回転テーブルに載置されたパレットをクランプ、アンクランプするために油圧装置が用いられている。一方、作動油を回転テーブルへ供給するためにはロータリジョイントが必要となるが、油圧装置へ供給する作動油は高圧となることから、回転テーブルの回転速度の上限は、ロータリジョイントのシール装置がシールできる範囲で制限されている。

こうした問題を解決するために、特許文献１に開示されたパレットのリフト装置では、パレットを回転テーブルに固定するクランプ装置のクランプ動作を皿ばねにより行い、アンクランプ動作は、回転テーブルの下側のベース内に配設した油圧シリンダのピストンと連動するロッドにより行うようにしている。

実開平２−１００７５２号公報

然しながら、特許文献１に開示の回転テーブルでは、クランプ装置を複数個設ける場合、クランプ装置のための油圧シリンダが多数必要となり、回転テーブル内の油圧配管が複雑となる問題がある。

更に、従来技術による工作機械の回転テーブルの多くは、駆動モータからウォーム等の歯車列を介して回転駆動力を回転テーブルへ伝達するようになっているので、歯車間のバックラッシのために、回転テーブルの精密な回転位置決めができない問題がある。

そこで、本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、簡単な構造により高速回転が可能で、高精度の回転位置決めの可能な工作機械の回転テーブルを提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、パレットを着脱可能に載置する工作機械の回転テーブルにおいて、テーブル本体と、前記テーブル本体に回転可能に支持され、前記パレットを載置するパレット台と、前記パレット台を回転送りする回転駆動手段と、前記パレットの下面に取付けられた複数のプルスタッドと、前記パレット台に設けられ、前記各プルスタッドと係合し前記プルスタッドを弾性部材の付勢力で前記パレットから遠ざかる方向に引き込む複数のプルスタッド引き込み部材を有したクランプ手段と、前記テーブル本体に設けられ、前記複数のプルスタッド引き込み部材を前記弾性部材の付勢力に抗して前記パレットに近づく方向に一斉に移動させるアンクランプ手段とを具備する工作機械の回転テーブルが提供される。

クランプ手段により、パレットに取付けたプルスタッドを弾性手段で引き込む方法でパレットをパレット台に対して、油圧なしで固定する。従って、回転駆動手段でパレット台を回転させても、従来のロータリジョイントのように、クランプ用の油圧系統を静止部から回転部へまたがって配管させる必要がなくなる。アンクランプ手段はテーブル本体内の静止部に設けられており、クランプ手段が回転方向のどの位置にあっても複数のクランプ手段を一斉にアンクランプできるように構成されている。アンクランプ手段にたとえ油圧を用いても、静止部に設けられているので、確実にシールできる。

本発明によれば、プルスタッドを引き込むクランプ手段を皿ばね等の弾性手段により行うようにしたので、回転系へ油圧を供給する必要が無くなる。よってロータリジョイントのシール装置による回転速度制限がなくなり、回転テーブルを高速で回転することが可能となる。

また、テーブル本体内の静止部にアンクランプ手段を、複数個のプルスタッドとクランプ手段との係合を解除可能に設けたので、パレット台の回転位置にかかわらずアンクランプできる。そして静止部にアンクランプ手段があるのでたとえ油圧式のアンクランプ手段であっても、シールを確実に行うことができ、全体構成も簡単になる。

更に、パレット台の回転駆動手段として、テーブル本体に取付けられたステータとパレット台に取付けられたロータとで成るいわゆるビルトインモータを用いることにより、パレット台のバックラッシのない高精度な回転位置決め制御と高速回転が可能となる。

以下、本発明による工作機械の回転テーブルの好ましい実施形態を説明する。工作機械は、例えば、該工作機械が設置される床面に固定される基台を形成するベッド（図示せず）、該ベッド上に水平な軸線方向（Ｘ軸方向）に往復自在に取付けられるコラム（図示せず）、該コラムの前面に鉛直軸線方向（Ｙ軸方向）に往復可能に取付けられる主軸頭（図示せず）、前記ベッド上において前記２つの軸線方向に対して垂直な軸線方向（Ｚ軸方向）に往復可能に取付けられたワークテーブルとを具備することができる。

図１において、回転テーブル１１は、前記工作機械のワークテーブルに固定され内部空間を有したテーブル本体１３、クロスローラベアリング１７を介して回転軸線Ｏを中心として回転可能にテーブル本体１３に取付けられたパレット台１５を具備している。テーブル本体１３内へ突出するパレット台１５の基端部１５ｂには、パレット台１５を回転駆動するための駆動モータのロータ１９が取付けられており、テーブル本体１３内においてロータ１９に対面する内周面には前記駆動モータのステータ２１が取付けられている。こうして、ロータ１９およびステータ２１は、テーブル本体１３内に配設されパレット台１５を回転駆動するビルトインモータを形成する。パレット台１５には、中心軸線Ｏに関する回転位置を読み取るためのロータリーエンコーダ等の回転位置センサ（図示せず）を適宜取付けることができる。ビルトインモータを用いず、従来から周知のモータと歯車列を用いてパレット台を回転駆動する構造であっても良い。

パレット台１５の上面１５ａには、パレット２７をパレット台１５に関して位置決めするための位置決め手段としてテーパコーン２３が４個等配で取付けられており、パレット２７において上面１５ａに対面する下面には、テーパコーン２３に嵌合または係合するテーパブッシュ２５が４個等配で取付けられている。パレット２７の下面には、また、テーパコーン２３の中心部に下方へ向いたプルスタッド２９が取付けられており、プルスタッド２９の先端部には、後述するボール３３と係合する係合肩部２９ａが形成されている。一方、パレット台１５には、プルスタッド２９を引き込んでパレット２７をパレット台１５に固定するクランプ手段が４個等配で配設されている。従って、各４つのテーパコーン２３、テーパブッシュ２５、プルスタッド２９、クランプ手段は、中心軸線Ｏまわりの同一円上にある。より詳細には、テーパコーン２３は、上面１５ａから上方に突出した中空円錐台状の部材であり、中心部にプルスタッド２９を受承すると共に、リテーナ部材３１の先端部分３１ｂを受承する貫通孔２３ａが形成されている。また、貫通孔２３ａにおいて、その上端に隣接する部分には、後述するように、ボール３３がリテーナ部材３１に関して半径方向外方へ移動可能とするための周溝２３ｂが形成されている。リテーナ部材３１とボール３３とが特許請求の範囲に記載のプルスタッド引き込み部材である。リテーナ部材３１とボール３３とに代えて、コレット等の他のプルスタッド引き込み部材を用いても良い。

前記クランプ手段は、中心軸線Ｏの方向に往復可能にパレット台１５に設けられたリテーナ部材３１を具備しており、該リテーナ部材３１には、リテーナ部材３１をパレット台１５に固定されたパレット２７から離反する方向に付勢する皿ばね３５が嵌合されている。リテーナ部材３１の先端部３１ｂには複数のボール３３が半径方向に移動可能に保持されている。リテーナ部材３１の基端部３１ａまたは下端部は、パレット台１５の下面から下方へ突出している。

テーブル本体１３内の静止部分には、プルスタッド２９とリテーナ部材３１との間の係合を解除するための油圧アンクランプ手段が配設されている。該油圧アンクランプ手段は、テーブル本体１３内に突出するボス部１３ａに固定され環状の油圧室４１、４２を形成する円盤形のシリンダ部材３７と、リテーナ部材３１の基端部３１ａに当接可能に中心軸線Ｏに沿って該シリンダ部材３７に対して進退する環状のピストン部材３９とを備えた油圧シリンダ装置を具備している。シリンダ部材３７とピストン部材３９の間にはＯリング等のシール部材４９ａ、４９ｂ、４９ｃが適宜配設される。

シリンダ部材３７には、環状の油圧室４１、４２に連通する油圧ポート４３、４４が形成されており、該油圧ポート４３、４４は管路４５及び切換弁４６を介して油圧ポンプ等の油圧源４７に接続されている。こうして油圧源４７から管路４５、油圧ポート４３を介して油圧室４１へ油圧を印加することにより、ピストン部材３９はシリンダ部材３７に沿ってリテーナ部材３１の基端部３１ａへ向けて接近動作する。反対に、切換弁４６を切換えて、ポート４４に油圧を印加することにより、ピストン部材３９は、リテーナ部材３１の基端部３１ａから離反方向に移動する。なお、アンクランプ手段は油圧方式に限らず、空圧方式でも良いし、更に環状のピストン部材３９に相当する環状部材をモータ等で往復移動させる他の方式を採用できる。

以下、本実施形態の作用を説明する。
前記工作機械のＮＣ装置からパレット交換装置（図示せず）へパレット交換指令が送出されると、パレット台１５とパレット２７との間に前記パレット交換装置の交換アーム（図示せず）が挿入される。このとき、油圧アンクランプ手段の前記切換弁４６によって、油圧アンクランプ手段はポート４３への油圧供給モードに切り替わる。これにより、油圧源４７から管路４５および油圧ポート４３を介して油圧室４１内に油圧が供給され、ピストン部材３９は中心軸線Ｏに沿って上動またはリテーナ部材３１の基端部３１ａへ接近動作する。ピストン部材３９がリテーナ部材３１の基端部３１ａに当接した後に、更に、油圧室４１内に油圧が供給されると、リテーナ部材３１は皿ばね３５の付勢力に打ち勝って上動またはパレット２７へ向けて接近動作し、リテーナ部材３１とプルスタッド２９との間の係合が解除される。リテーナ部材３１が上動してアンクランプ位置へ到達すると、リテーナ部材３１の先端のボール３３はテーパコーン２３の内面に形成された周溝２３ｂ内に移動可能となる。

次いで、前記パレット交換装置の交換アームが上動することにより、ボール３３はプルスタッド２９の先端部または下端部に形成された係合肩部２９ａによって半径方向外方へ付勢され周溝２３ｂ内へ移動し、リテーナ部材３１とプルスタッド２９との間の係合が完全に解除され、パレット２７はパレット台１５から取り外される。次いで、前記パレット交換装置によって、未加工ワーク（図示せず）が取付けられた新パレットがパレット台１５の上方に配置され、テーブル面１５ａへ向けて中心軸線Ｏに沿って下動され、上面１５ａに載置される。このとき、パレット台１５のテーパコーン２３がパレット２７のテーパブッシュ２５と嵌合して、パレット２７がパレット台１５に対して所定の位置に位置決めされる。

次いで、油圧アンクランプ手段の前記切換弁４６によって、油圧アンクランプ手段はポート４４への油圧供給モードへ切り替わり、ピストン３９は下降する。既述したように、リテーナ部材３１は皿ばね３５によりパレット２７から離反する方向に付勢されているので、リテーナ部材３１は下動する。するとボール３３は周溝２３ｂから半径方向内方へ移動して、リテーナ部材３１と共に下動する。リテーナ部材３１が下動してクランプ位置へ到達すると、ボール３３はプルスタッド２９の先端部の係合肩部２９ａと係合する。こうして、プルスタッド２９は、リテーナ部材３１およびボール３３を介して皿ばね３５により下方またはパレット台１５に接近する方向に付勢され、パレット２７がパレット台１５に固定、クランプされる。

次いで、工作機械が新パレットに取付けられているワークの加工を開始すると、ＮＣ装置からの指令に従いロータ１９、ステータ２１で成るビルトインモータが駆動され、パレット台１５およびパレット２７が中心軸線Ｏ回りに回転する。
従来の回転テーブルは、ロータリジョイントのシール部の制約で最大約４０回転／分の回転速度しか出せなかった。本発明により、それ以上、例えば１５０回転／分の回転速度が達成できる。更に要求があれば、１０００回転／分の回転速度も得ることができる。

本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明がこれに限定されず、種々の変更、修正が可能であることは当業者の当然とするところである。
例えば、既述の実施形態では、テーブル本体１３は、工作機械のテーブルに固定されている旨説明したが、本発明はこれに限定されず、テーブル本体１３は基台となるベッドに直接取付けられていてもよい。要は、テーブル本体１３は工作機械の主軸先端に装着された工具に対して相対移動、より好ましくはＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に相対移動できるようになっていればよい。

更に、既述の実施形態では、中心軸線Ｏが、Ｙ軸に平行である旨説明したが、中心軸線Ｏは、Ｙ軸に平行である必要はない。中心軸線Ｏは、鉛直方向や水平方向またはその中間的な水平面に対して９０°または１８０°以外の角度を有した軸線とすることができる。
また、工作機械は、回転主軸の先端にボールエンドミル等の切削工具を装着したフライス盤、中ぐり盤、マシニングセンタのみならず、放電加工機とすることができる。

本発明の好ましい実施形態による回転テーブルの断面図である。

符号の説明

１１…回転テーブル
１３…テーブル本体
１５…パレット台
１７…クロスローラベアリング
１９…ロータ
２１…ステータ
２７…パレット
２９…プルスタッド
３１…リテーナ部材
３５…皿ばね
３７…シリンダ部材
３９…ピストン部材

Claims

パレットを着脱可能に載置する工作機械の回転テーブルにおいて、
テーブル本体と、
前記テーブル本体に回転可能に支持され、前記パレットを載置するパレット台と、
前記パレット台を回転送りする回転駆動手段と、
前記パレットの下面に取付けられた複数のプルスタッドと、
前記パレット台に設けられ、前記各プルスタッドと係合し前記プルスタッドを弾性部材の付勢力で前記パレットから遠ざかる方向に引き込む複数のプルスタッド引き込み部材を有したクランプ手段と、
前記テーブル本体に設けられ、前記複数のプルスタッド引き込み部材を前記弾性部材の付勢力に抗して前記パレットに近づく方向に一斉に移動させるアンクランプ手段と、
を具備することを特徴とした工作機械の回転テーブル。
前記回転駆動手段は、前記テーブル本体に取付けられたステータと、前記ステータと対面するように前記パレット台に取付けられたロータとで構成されるモータである請求項１に記載の工作機械の回転テーブル。
前記プルスタッド及び前記プルスタッド引き込み部材は、それぞれ複数個前記パレット台の回転軸線まわりの同一円上に配設され、前記アンクランプ手段は、前記複数個のプルスタッド引き込み部材に当接して一斉に移動させる環状のピストンを有した流体圧シリンダ装置を具備する請求項１又は２に記載の工作機械の回転テーブル。