JP4644476B2

JP4644476B2 - 工作用テーブル装置

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Publication number: JP4644476B2
Application number: JP2004345634A
Authority: JP
Inventors: 平三郎加藤; 勝之飯田
Original assignee: Sankyo Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sankyo Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: JP2006150519A

Description

本発明は、工作機械等に用いられる工作用テーブル装置に関する。

工作用テーブル装置としては、例えば、カムを備えモータ等の駆動部により回転駆動される入力軸と、前記カムと係合するカムフォロアが固定された出力軸と、前記出力軸に固定され被加工物等を保持して回転させるためのテーブルと、を有し、入力軸が回転駆動されて出力軸が間欠回転することによりテーブルが間欠割り出し回転する間欠割出装置が知られている（特許文献１参照）。このような間欠割出装置は、テーブルを所定の角度にて回転させる間欠回転動作を繰り返す。このとき、テーブルを高い精度にて位置決めして停止させなければならない。このため、入力軸のカムと出力軸のカムフォロアとは、バックラッシが発生しないように、２つのカムフォロアがカムを挟み込むように配置すると共に２つのカムフォロアとカムとが互いに押圧し合うように構成されている。

近年、このような間欠割出装置を、被加工物を保持した状態にてテーブルを連続回転させることにより、切削作業等の回転テーブルとして用いることが考えられている。すなわち、ある時には低速にて間欠回転させて間欠割出装置として用い、ある時には高速にて連続回転させて回転テーブルとして用いることが考えられている。
特開平９−１１９５００号公報

しかしながら、高い精度にて位置決めさせるべく、２つのカムフォロアとカムとを互いに押圧するように構成した間欠割出装置の回転テーブを高速回転させると、摩擦力が大きいため熱が発生し、各部品が高温になる。高温となった部品は膨張されるため、カムとカムフォロアとの間だけでなく、例えば軸受け部においても負荷が大きくなる。負荷が大きくなると摩擦力はさらに大きくなり、熱もさらに発生すると共になめらかな高速回転運動が得られない畏れがある。また、摩擦により各部品の接触部分は摩耗し、装置の耐久性が低下する畏れがある。一方、高速回転を実現するために、カムとカムフォロア路の間にバックラッシを設けると、間欠割出装置として使用した際に適切な位置決め精度が得られない畏れがあるという課題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、間欠割出装置の高い位置決め精度を確保しつつ、回転テーブルをなめらかに高速回転させることが可能な工作用テーブル装置を提供するものである。

主たる発明は、カムが設けられた入力軸と、前記カムに係合するカムフォロアが固定された出力軸とを有する工作用テーブル装置において、互いに異なる動作条件にて動作する少なくとも２種類の動作モードを有し、前記カムと前記カムフォロアとの係合状態を、前記動作モードに応じて変更するための係合状態変更機構を有し、前記互いに異なる動作条件は、動作速度であり、前記異なる動作速度のうち、速い動作速度にて動作する前記動作モードの場合には、遅い動作速度にて動作する前記動作モードの場合より、前記カムと前記カムフォロアとの当接圧が小さくなるように、前記遅い動作速度にて動作する前記動作モードの場合には、前記速い動作速度にて動作する前記動作モードの場合より、前記カムと前記カムフォロアとの当接圧が大きくなるように、前記係合状態変更機構にて係合状態を変更することを特徴とする工作用テーブル装置である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明確にする。

本発明によれば、間欠割出装置の高い位置決め精度を確保しつつ、回転テーブルをなめらかに高速回転させることが可能である。

本明細書及び添付図面の記載により少なくとも次のことが明らかにされる。

カムが設けられた入力軸と、前記カムに係合するカムフォロアが固定された出力軸とを有する工作用テーブル装置において、互いに異なる動作条件にて動作する少なくとも２種類の動作モードを有し、前記カムと前記カムフォロアとの係合状態を、前記動作モードに応じて変更するための係合状態変更機構を有することを特徴とする工作用テーブル装置である。
このような工作用テーブル装置は、カムとカムフォロアとを用いて、入力軸の運動を出力軸に伝達しているため、カムとカムフォロアとが接触することになる。このため、動作モードに応じた、異なる動作条件に対応させて、カムとカムフォロアとの係合状態を変更させることにより、運動の伝達時に生じる摩擦や負荷を軽減させることが可能である。

かかる工作用テーブル装置において、前記互いに異なる動作条件は、動作速度であり、前記異なる動作速度のうち、速い動作速度にて動作する前記動作モードの場合には、遅い動作速度にて動作する前記動作モードの場合より、前記カムと前記カムフォロアとの当接圧が小さくなるように、前記遅い動作速度にて動作する前記動作モードの場合には、前記速い動作速度にて動作する前記動作モードの場合より、前記カムと前記カムフォロアとの当接圧が大きくなるように、前記係合状態変更機構にて係合状態を変更することが望ましい。
このような工作用テーブル装置によれば、速い動作速度にて動作する動作モードの場合にはカムとカムフォロアとの当接圧が小さくなるような係合状態とすることにより、摩擦を小さくして、小さな動力にてなめらかに動作させることが可能であり、遅い動作速度にて動作する動作モードの場合にはカムとカムフォロアとの当接圧が大きくなるような係合状態とすることにより、高精度に動作させることが可能である。すなわち、各々の動作モードに適した係合状態とすることが可能である。

かかる工作用テーブル装置において、前記入力軸には当該入力軸が回転することにより位相が軸方向に変位するカム面を構成するリブが設けられ、前記出力軸には放射状に設けられた複数のカムフォロアを有し、前記リブは、少なくとも隣り合う一対の前記カムフォロア間に配置され、前記係合状態変更機構は、前記入力軸を軸方向に移動させるための機構であることが望ましい。
このような工作用テーブル装置によれば、カム面を有するリブは、隣り合う一対のカムフォロア間に配置されているので、入力軸を軸方向に移動させることにより、カムとカムフォロアとの係合状態を容易に変更することが可能である。

かかる工作用テーブル装置において、前記リブは、先端側より根元側が広く形成されていることが望ましい。
このような工作用テーブル装置によれば、リブの断面形状は根元側が広い台形状なので、入力軸を軸方向に移動させることにより、リブに形成されたカム面とカムフォロアとの係合状態を容易に変更することが可能である。

かかる工作用テーブル装置において、前記速い動作速度にて動作する前記動作モードでは、被加工物を連続回転させるための回転テーブルとして用いられることが望ましい。
このような工作用テーブル装置によれば、被加工物を連続回転させるための回転テーブルは、被加工物を高速にてなめらかに回転させることが要求されるので、カムとカムフォロアとの間にて生じる摩擦及び負荷を小さく抑えることが必要である。このため、カムとカムフォロアとを、それらの当接圧が小さくなるような係合状態として、摩擦の発生を抑え、負荷を低減させることにより、被加工物を高速にてなめらかに回転させることが可能な回転テーブルを実現することが可能である。

かかる工作用テーブル装置において、前記遅い動作速度にて動作する前記動作モードでは、被加工物を所定角度ずつ回転させるための割り出し台として用いられることが望ましい。
このような工作用テーブル装置によれば、被加工物を所定角度ずつ回転させるための割り出し台は、被加工物を回転させる回転速度より高い位置出し精度が要求されるので、カムとカムフォロアとの当接圧が大きくなるような係合状態として高精度に動作させることにより、高性能の割り出し台を実現することが可能である。

かかる工作用テーブル装置において、前記カムが収容されるハウジングを有し、前記ハウジングには前記入力軸が挿通される穴部が設けられ、前記穴部に挿通された前記入力軸は軸方向に移動可能に設けられた一対の軸受により前記カムの両端側にて支持されており、前記穴部の内周にねじ溝が設けられ、前記ねじ溝に螺合された位置決め部材が締め緩め方向に回動されることにより前記軸受を軸方向に移動させて係合状態を変更することが望ましい。
このような工作用テーブル装置によれば、ねじ溝に螺合された位置決め部材を締め緩め方向に回動させることにより、入力軸が支持されている軸受を軸方向に移動させることが可能である。このため、位置決め部材を締め緩め方向に回動させるだけで、カムとカムフォロアとの係合状態を容易に変更させることが可能である。

かかる工作用テーブル装置において、前記位置決め部材は、中心から外方に向かって延出されたレバーを有し、前記レバーの回動操作により前記位置決め部材が締め緩め方向に回動されることが望ましい。
このような工作用テーブル装置によれば、レバーの回動操作により前記位置決め部材が締め緩め方向に回動されるので、レバーの回動操作させるだけで、カムとカムフォロアとの係合状態を容易に変更させることが可能である。

かかる工作用テーブル装置において、前記前記レバーは、当該レバーに連結されたエアシリンダにて回動操作されることが望ましい。
このような工作用テーブル装置によれば、レバーはエアシリンダにて回動操作されるので、レバーを遠隔操作することが可能である。すなわち、例えばクリーンルームとの閉塞された空間内に用いる工作用テーブル装置により適している。

かかる工作用テーブル装置において、前記カムが収容されるハウジングを有し、前記ハウジングには前記入力軸が挿通される穴部が設けられ、前記穴部に挿通された前記入力軸は軸方向に移動可能に設けられた一対の軸受により前記カムの両端側にて支持されており、前記穴部には軸方向に移動して前記軸受を軸方向に移動可能な位置決め部材を備え、前記位置決め部材が前記ハウジングに設けられた圧電素子により移動されることにより前記係合状態変更機構として機能することが望ましい。
このような工作用テーブル装置によれば、入力軸が支持される軸受を軸方向に移動可能な位置決め部材が圧電素子により移動されるので、圧電素子を制御することにより、カムとカムフォロアとの係合状態を容易に変更させることが可能である。特に、位置決め部材は圧電素子により軸方向に移動されるので、遠隔操作により、カムとカムフォロアとの係合状態を変更させることが可能である。このため、例えばクリーンルームとの閉塞された空間内に用いる工作用テーブル装置により適している。

＝＝＝工作用テーブル装置の構成例＝＝＝
本発明の一実施形態としての工作用テーブル装置１０は、被加工物Ｗを保持する回転テーブル１２と、回転テーブル１２を回転可能に支持するためのハウジング１４とを備えている。

図１は、本実施形態における工作用テーブル装置１０の第１動作モードによる使用例を説明する図であり、図２は、本実施形態における工作用テーブル装置１０の第２動作モードによる使用例を説明する図である。

第１動作モードは、例えば、外部から当接される切削工具Ｔ１等により切削加工するための動作モードであり、回転テーブル１２を高速回転することにより、回転テーブル１２に保持された被加工物Ｗを高速度（例えば５００ｒｐｍ）で回転させることが可能である。

第２動作モードは、例えば、外部から当接される回転する切削工具Ｔ２等により切削加工するための動作モードであり、回転テーブル１２を低速度（例えば３０〜５０ｒｐｍ）にて間欠的に回転動作させることにより、精度良く被加工物Ｗを移動させ高精度の切削加工を可能とするものである。

回転テーブル１２の上面には、被加工物Ｗを保持するためのチャックを構成するブロックをスライドさせるためのスライド溝１２ａが、中心から放射状に設けられている。この回転テーブル１２とハウジング１４との軸受構造としてはクロスローラ軸受３０（図４）が用いられる。

図３は回転テーブルと平行な平面にて断面した平面断面図であり、図４は図３のＡ−Ａ断面図であり、図５は、クロスローラ軸受の構成を説明するための図である。

回転テーブル１２の下面側には、出力軸としての円筒状のターレット９が垂下され、ターレット９の外周面の下部には放射状に、且つ、周方向に沿って等間隔に配置された複数のカムフォロア８が設けられている。

前記クロスローラ軸受３０は、ハウジング１４の上部に設けられて、カムフォロア８が取り付けられたターレット９が挿通可能な開口１４ａの内周部に固定される支持リング２８と、支持リング２８の内側に配置され、支持リングの内周面と対面する外周面を有するターレット９と、支持リング２８及びターレット９の間に介装される複数の転動体２６と、転動体２６を保持するための保持器６６とで構成されている。

前述した支持リング２８は、２つの環状部材２８ａ，２８ｂを有している。環状部材２８ａ，２８ｂは、ターレット９側の縁部が全周に亘って４５°に面取りされている。これらの環状部材２８ａ，２８ｂは、重ね合わされるとともに僅かに間隔を隔ててボルトで固定され、両者の各面取り部によって、ターレット９側に開放された第２Ｖ字状溝５６が形成されている。

また、ターレット９には、第２Ｖ字状溝５６と対向する位置に、全周に亘って支持リング２８側に開放された第１Ｖ字状溝５８が形成されている。

第１Ｖ字状溝５８と第２Ｖ字状溝５６との間には、円筒体状に形成された複数の転動体２６が介在されている。この転動体２６は、円筒状の転動面２６ａの両端に一対の平坦な端面２６ｂを有し、ターレット９の周方向に沿って等しい間隔を隔てて配列される。そしてこれら転動体２６は、内側のターレット９に設けられ第１Ｖ字状溝５８を形成する内側軌道部と、外側の支持リング２８に設けられ第２Ｖ字状溝５６を形成する外側軌道部とに接触して転動されるようになっている。また転動体２６は、その転動軸心がターレット９の回転軸心に向かうように傾斜して配置されるとともに、隣り合う転動体２６同士は転動軸心が直交させて配置されている。なお、ターレット９と支持リング２８との間には環状の隙間が設定されるとともに、この隙間にはこれに沿う薄肉円筒状の保持器６６が設けられ、この保持器６６の周面に転動体２６を個別に装着するための複数のポケット孔６８が形成されている。

回動テーブル１２に駆動力を入力する入力軸４４は、一対のテーパローラ軸受４６により、ハウジング１４に対して回転自在に支持されている。この入力軸４４にはカム４８が設けられている。このカム４８は、入力軸４４が回動して位相が軸方向に変位するカム面４８ａを有し、このカム面４８ａとターレット９のカムフォロア８とが噛み合っている。

本実施形態の工作用テーブル装置１０におけるカム機構は、基本的には、カム４８を設けた入力軸４４と、このカム４８に係合するカムフォロア８を固定したターレット９と、カム４８およびカムフォロア８を収納した状態で入力軸４４の両端部を、これら入力軸４４の軸方向に係止可能な一対のテーパローラ軸受４６等を介して回転自在に支持するとともに、前記ターレット９を回動自在に支持するための回動軸１４ｂを有するハウジング１４と、前記ハウジング１４に嵌合されるテーパローラ軸受４６と、テーパローラ軸受４６を入力軸４４の軸方向に係止するための第１フランジ３８及び第２フランジ４０と、を備えている。

そして、本実施形態の工作用テーブル装置１０は図３、図４に示すように、カム４８を設けた入力軸４４と、外周部に複数のカムフォロア８を等間隔に突設したターレット９とを備え、これら入力軸４４とターレット９は互いに直交するねじれ関係をもってハウジング１４に支持される。ハウジング１４内には前記カム４８および前記カムフォロア８が収納され、これらカム４８とカムフォロア８とが互いに係合される。

前記カム４８は、入力軸４４の外周に断面台形状のリブ４８ｂが、予め設定された蛇行形状をもって突設される。そして、リブ４８ｂの両側のカム面４８ａは入力軸４４が回転することにより軸方向に変位する。このため、カム面４８ａに前記カムフォロア８が摺接してカム４８が回転することにより、リブ４８ｂの蛇行形状に沿ってターレット９が回転される。本実施形態のカム機構は、回転速度が異なる動作モードに応じて、カム４８とカムフォロア８との係合状態を変更することにより、異なる機能を実現することが可能である。回転速度に応じた動作モードにおけるカム４８とカムフォロア８との係合状態および実現される機能については後述する。

入力軸４４を支持するハウジング１４には、少なくとも入力軸４４を支持する部分の肉厚内側部分に、対をなすテーパローラ軸受４６を入力軸４４と共に軸方向移動可能に支持するための一対の挿通穴３２、３４がそれぞれ形成されている。これら一対の挿通穴３２，３４の少なくともいずれか一方は、カム４８を設けた入力軸４４をハウジング１４内に挿入可能な口径で形成されている。本実施形態では、入力軸４４と駆動源としてのモータ２２とが連結されている側（駆動側）とは反対側（反駆動側）の挿通穴３２がカム４８を設けた入力軸４４を挿入可能に形成されている。一対の挿通穴３２、３４はハウジング１４の内外を連通する連通穴部３２ａ、３４ａと、それぞれの挿通穴３２，３４の外側部分に連通穴部３２ａ、３４ａより大きな径で段状に形成された凹部３２ｂ、３４ｂとを有している。

駆動側の挿通穴３４には、ハウジング１４の内側からテーパローラ軸受４６が嵌合され、外側からは第２フランジ４０が嵌合される。第２フランジ４０は、連通穴部３４ａに嵌入される円筒部４０ａと、円筒部４０ａより大きな外径に形成されたリング部４０ｂとを有している。第２フランジ４０は、リング部４０ｂが凹部３４ｂに嵌入されるとともにボルトにて締め付けられることによりハウジング１４に固定される。第２フランジ４０には、中央に貫通孔４０ｃが設けられており、この貫通孔４０ｃを通して入力軸４４がハウジング１４の外側に延出され、カップリング３６を介してモータ２２と接続される。また、貫通孔４０ｃと入力軸４４との間にはハウジング１４内に注入されているオイルの漏れを防止するためのオイルシール５０が設けられている。第２フランジ４０の内側に向く面には、ハウジング１４の内側に配置されるテーパローラ軸受４６の外輪４６ａと接触する環状当接部４０ｄが設けられている。

反駆動側の挿通穴３２には、テーパローラ軸受４６が嵌合される嵌合穴３８ａを有する第１フランジ３８が固定される。第１フランジ３８は、連通穴部３２ａに嵌入される円筒部３８ｂと凹部３２ｂに嵌入されるリング部３８ｃとを有しており、リング部３８ｃと凹部３２ｂとがボルトにて固定される。第１フランジ３８が有する嵌合穴３８ａにおける内周面には外方側に位置させてねじが形成されている。嵌合穴３８ａには、内側からテーパローラ軸受４６が嵌入され、外側からは、円盤状をなし外周面にねじが形成された位置決め部材３９が螺合されている。位置決め部材３９は、ハウジング１４の外側に向く面にボルト用のねじ穴が形成され、内側に向く面には、ハウジング１４の内側に配置されるテーパローラ軸受４６の外輪４６ａと接触する環状当接部３９ａが設けられている。

すなわち、ハウジング１４に固定された第２フランジ４０の環状当接部４０ｄに外輪４６ａが当接されたテーパローラ軸受４６の内輪４６ｂと、ハウジング１４に固定された第１フランジ３８に螺合されている位置決め部材３９の環状当接部３９ａに外輪４６ａが当接されたテーパローラ軸受４６の内輪４６ｂとにて、入力軸４４の段部４４ａが係止されることにより、入力軸４４が軸方向において位置決めされる。このとき、位置決め部材３９は第１フランジ３８に螺合されているので、位置決め部材３９を締め緩め方向に回動させることにより、位置決め部材３９をハウジング１４に対し、内方又は外方に移動させることが可能である。このため、位置決め部材３９を第１フランジ３８に対して締め込むと、入力軸４４は軸方向に移動できなくなり、位置決め部材３９を緩めることにより、入力軸４４は僅かに移動可能となる。そして、入力軸４４が移動可能な範囲において、カム４８が回転してカムフォロア８と接触する際に生じる負荷に応じてカム４８とカムフォロア８とが適切な係合状態となるように入力軸４４が移動する。すなわち、位置決め部材３９を緩めた際には、カム４８とカムフォロア８との当接圧が小さくなることにより、カム４８とカムフォロア８との摩擦が小さくなり、発熱及び摩耗が低減される。ここで、位置決め部材３９を締め緩め方向に回動させることにより、位置決め部材３９が移動する軸方向の距離は、例えば０．１ｍｍ程度である。

図６は、位置決め部材を緩めに螺合した際におけるカムとカムフォロアとの係合状態を説明するための図であり、図７は、位置決め部材を締め込んだ際におけるカムとカムフォロアとの係合状態を説明するための図である。本実施形態においては、カムとカムフォロアとの当接圧の変化を明確に説明するために、当接圧が小さい場合の一例として、カムとカムフォロアとの間にバックラッシが生じる場合を例に説明する。

図６に示すように、本実施形態のカム機構は、２つのカムフォロア８に挟まれたリブ４８ａのセンターの鉛直上にターレット９の中心が位置する状態で動作する際には、カム４８とカムフォロア８との間にバックラッシが生じるように設定されている。このとき、位置決め部材３９は緩めた状態にて第１フランジ３８に螺合されている。このときの入力軸４４の軸方向における位置を第１の位置とする。

一方、第１の位置から、位置決め部材３９を締め込んで、入力軸４４を第２の位置に移動させると、図７に示すように、２つのカムフォロア８に挟まれたリブ４８ａのセンターの鉛直上にターレット９の中心が僅かに軸方向にずれた状態にて動作することになる。このとき、入力軸４４が第２の位置に移動することにより、カム４８とカムフォロア８との相対位置が第１の位置と異なる。そして、リブ４８ｂの一方のカム面の先端側と、一方のカムフォロアの根元側とが当接圧が大きな係合状態にて当接され、リブ４８ｂの他方のカム面の根元側と、他方のカムフォロアの先端側とが当接圧が大きな係合状態にて当接される。このようにカム４８とカムフォロア８との当接圧を大きくすることにより、カム４８とカムフォロア８とが互いに大きな押圧力を付与した状態となる。このため、ターレット９は遊びなく回動し、回転テーブルを精度良く位置決めすることがすることが可能となる。すなわち、第１フランジ３８、位置決め部材３９、テーパローラ軸受４６にて構成されて、入力軸４４を軸方向に移動させる機構が係合状態変更機構１８である。

図８は、位置決め部材に設けられたレバーを説明するための図であり、図９は、位置決め部材を締め込んだ際のレバーの位置を説明するための図であり、図１０は、位置決め部材を緩めに締めた際のレバーの位置を説明するための図であり、図１１Ａは、切り替え装置によりレバーをポジション１に移動させる機構を説明する図であり、図１１Ｂは、切り替え装置によりレバーをポジション２に移動させる機構を説明する図である。

さらに本実施形態では、位置決め部材３９にレバー５４を設け、カム４８とカムフォロア８との上記２つの係合状態を、レバー５４を回動させることにより切り替える構成としている。また、レバー５４には、当該レバー５４を操作するための、空気圧を利用エアシリンダ等の切り替え装置６０を備えている。

位置決め部材３９に取り付けられるレバー５４は、位置決め部材３９とほぼ同じ大きさの円盤部５４ａと、円盤部５４ａから直径方向に延出されるレバー部５４ｂとを備えており、円盤部５４ａが位置決め部材３９の外側面に設けられたねじ穴にボルトにて固定される。

切り替え装置６０は、空気が供給されるシリンダ６０ａと、シリンダ６０ａ内を２つの空間に区画しつつ移動可能に設けられたピストン６０ｂと、シリンダ６０ａ内に空気を供給するためのコンプレッサ６０ｃと、シリンダ６０ａ内の２つの空間にそれぞれ連通されコンプレッサ６０ｃからの空気をそれぞれ供給するための２本の連通路６０ｄと、シリンダ６０ａとコンプレッサ６０ｃとの間に設けられて２本の連通路６０ｄにおける空気の供給方向を変更するための電磁弁６０ｅとを備えている。また、ピストン６０ｂには、シリンダ６０ａに延出されたロッド６０ｆを有しており、ロッド６０ｆは、レバー５４の先端に固定されている。すなわち、コンプレッサ６０ｃにて供給される空気は、電磁弁６０ｅを切り替えることにより、シリンダ６０ａ内のいずれかの空間に供給される。このとき、シリンダ６０ａ内に供給された空気によりピストン６０ｂ及びロッド６０ｆが移動され、レバー５４が回動される。

この例では、レバー部５４ｂは、円盤部５４ａより下側に位置するように取り付けられ、レバー５４が切り替え装置６０により時計方向に回動されると、位置決め部材３９が締め込まれ、反時計方向に回動されると、位置決め部材３９の螺合状態が緩められる。

そして、レバー５４は第１ポジションＰ１と、第１ポジションＰ１と異なる第２ポジションＰ２とに切り替え可能に形成されている。レバー５４を反時計回り方向に回して第１ポジションＰ１に位置させた際には、入力軸４４は前述した第１の位置に配置され、カム４８とカムフォロア８とは、適宜なバックラッシが生じるように係合される。

一方、レバー５４を時計方向に回して第２ポジションＰ２に位置させた際には、入力軸４４が前述した第２の位置に配置され、カム４８とカムフォロア８とが、それらの当接圧が大きな状態にて係合されることになる。

以上のように構成された本実施形態の工作用テーブル装置１０は、入力軸４４がモータ２２等によって回転すると、この回転運動はカム４８を介してカムフォロア８に伝達され、これらカム４８とカムフォロア８とによってターレット９の回転運動に変換する。このとき、モータ２２を連続的に回転させると、回転テーブル１２を加工台とする回転テーブル装置として使用することが可能であり、また、所定角度ずつ間欠的に回転させることにより、回転テーブル１２を割り出し台とする、割出しおよび揺動回転運動する間欠割出装置として使用可能である。

また、回転テーブル装置として使用する場合には、切り替え装置６０によりレバー５４を前述した第１ポジションＰ１に位置させてカム４８とカムフォロア８との間にバックラッシが生じるように入力軸４４を配置する。このように配置することにより、カム４８とカムフォロア８との摩擦を小さくし、発生する熱も低減させることが可能である。すなわち、発熱量が小さいため、各部材、たとえば、カム４８、入力軸４４などの熱膨張を小さく抑えることが可能であり、ターレット９をなめらかに回転させることが可能である。また、摩擦力が小さいためモータ２２にかかる負荷も低減させることが可能である。

さらに、本実施形態においては、入力軸４４を指示する軸受をテーパローラ軸受４６としたので、入力軸４４を第２の位置に移動させた際には、テーパローラ軸受４６の締め付けにより、テーパローラ軸受４６と、入力軸４４との間に摩擦熱が発生しやすいが、回転テーブル１２を高速回転させる回転テーブル装置として使用する場合には、テーパローラ軸受４６の締め付けが緩むので、テーパローラ軸受４６と、入力軸４４との間に発生する摩擦熱を抑えることも可能である。

また、間欠割出装置として使用する場合には、切り替え装置６０によりレバー５４を前述した第２ポジションＰ２に位置させてカム４８とカムフォロア８との当接圧が大きくなるように入力軸４４を配置する。このように配置することにより、回転テーブル１２を精度よく位置決めして間欠移動させることが可能である。

すなわち、工作用テーブル装置の回転テーブル１２を高速回転させる場合には、カム４８とカムフォロア８との当接圧が大きくなるように入力軸４４を配置して、低負荷でなめらかに回転テーブル１２を回転させ、低速回転させる場合には、カム４８とカムフォロア８との当接圧が大きくなるよう配置することにより、バックラッシがより生じ難い状態となるので、精度よく位置決めできるように間欠回転させることが可能である。

上記実施形態においては、カム４８とカムフォロア８との当接圧が小さくなるような係合状態を、カム４８とカムフォロア８との間にバックラッシが生じる例について説明したが、バックラッシは必ずしも生じさせる必要はなく、カム４８とカムフォロア８とが、他の動作モード時より小さな当接圧にて当接するような係合状態であればよい。この場合には、当接圧が小さい分だけ、摩擦力が小さいので摩擦熱の発生を抑えられるとともに、バックラッシも生じないので、回転テーブルを高速度にて回転させて高精度な切削加工等に用いる工作用テーブルとして、より適している。

上記実施形態においては、位置決め部材３９を、空気圧を利用した切り替え装置６０を用いて移動させる例について説明したが、必ずしも切り替え装置６０を備える必要はなく、作業者が手動にて行ってもよい。

また、切り替え装置６０は、空気圧を利用するものに限らず、油圧等でも構わない。さらに、例えば、位置決め部材３９を、圧電素子を用いて移動させる構成としてもよい。図１２は圧電素子を用いた切り替え装置を説明するための図である。図示するように、第１フランジ３８の嵌合穴３８ａに、ハウジング１４の外側から、位置決め部材３９を嵌入する。このとき、嵌合穴３８ａの内周面及び位置決め部材３９の外周部にはねじを形成しない。そして、圧電素子６３の伸縮方向を軸方向に沿わせて配置した切り替え装置６０を、第１フランジ３８に固定する。

このように構成することにより、圧電素子６３に電流を供給すると圧電素子６３が伸張し、入力軸４４を駆動側に移動させるため、カム４８とカムフォロア８との当接圧が大きな状態にて係合させることが可能であり、圧電素子６３への電流の供給を停止すると圧電素子６３が収縮し、入力軸４４を反駆動側に移動させるため、カム４８とカムフォロア８との当接圧が小さな状態にて係合させることが可能である。

本実施形態においては、入力軸４４を、テーパローラ軸受４６を介してハウジング１４に支持する例について説明したが、軸受は、ボール軸受や、外輪及び内輪を有する構成としたクロスローラ軸受等であっても構わない。しかしながら、カムとカムフォロアとの係合状態を変更するために、入力軸を軸方向に移動させるため、軸受にスラスト荷重が作用するので、本実施形態のように簡単な構成であってスラスト荷重を許容することが可能なテーパローラ軸受が適している。

また、本実施形態においては、動作モードを高速回転時の第１動作モードと、低速回転時の第２動作モードとの２種類の動作モードとしたが動作モードは２種類に限らず、必要に応じて、動作モードを設定し、各動作モードに応じてカムとカムフォロアとの係合状態を変更してもよい。また、上記実施形態においては、動作モードを特定する動作条件を動作速度としたが、これに限らず、例えば、連続運転モードと間欠運転モードとにて動作条件を設定したり、動作速度を変えることなく、バックラッシの有無だけを動作条件として設定してもよい。

本実施形態における工作用テーブル装置の第１動作モードによる使用例を説明する図。本実施形態における工作用テーブル装置の第２動作モードによる使用例を説明する図。回転テーブルと平行な平面にて断面した平面断面図。図３のＡ−Ａ断面図。クロスローラ軸受の構成を説明するための図。位置決め部材を緩めに螺合した際におけるカムとカムフォロアとの係合状態を説明するための図。位置決め部材を締め込んだ際におけるカムとカムフォロアとの係合状態を説明するための図。位置決め部材に設けられたレバーを説明するための図。位置決め部材を締め込んだ際のレバーの位置を説明するための図。位置決め部材を緩めに締めた際のレバーの位置を説明するための図。図１１Ａは、切り替え装置によりレバーをポジション１に移動させる機構を説明する図。図１１Ｂは、切り替え装置によりレバーをポジション２に移動させる機構を説明する図。圧電素子を用いた切り替え装置を説明するための図。

符号の説明

８カムフォロア
９ターレット（出力軸）
１０工作用テーブル装置
１８係合状態変更機構
４４入力軸
４８カム

Claims

カムが設けられた入力軸と、前記カムに係合するカムフォロアが固定された出力軸とを有する工作用テーブル装置において、
互いに異なる動作条件にて動作する少なくとも２種類の動作モードを有し、
前記カムと前記カムフォロアとの係合状態を、前記動作モードに応じて変更するための係合状態変更機構を有し、
前記互いに異なる動作条件は、動作速度であり、
前記異なる動作速度のうち、速い動作速度にて動作する前記動作モードの場合には、遅い動作速度にて動作する前記動作モードの場合より、前記カムと前記カムフォロアとの当接圧が小さくなるように、前記遅い動作速度にて動作する前記動作モードの場合には、前記速い動作速度にて動作する前記動作モードの場合より、前記カムと前記カムフォロアとの当接圧が大きくなるように、前記係合状態変更機構にて係合状態を変更することを特徴とする工作用テーブル装置。
請求項１に記載の工作用テーブル装置において、
前記入力軸には当該入力軸が回転することにより位相が軸方向に変位するカム面を構成するリブが設けられ、
前記出力軸には放射状に設けられた複数のカムフォロアを有し、
前記リブは、少なくとも隣り合う一対の前記カムフォロア間に配置され、
前記係合状態変更機構は、前記入力軸を軸方向に移動させるための機構であることを特徴とする工作用テーブル装置。
請求項２に記載の工作用テーブル装置において、
前記リブは、先端側より根元側が広く形成されていることを特徴とする工作用テーブル装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の工作用テーブル装置において、
前記速い動作速度にて動作する前記動作モードでは、被加工物を連続回転させるための回転テーブルとして用いられることを特徴とする工作用テーブル装置。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の工作用テーブル装置において、
前記遅い動作速度にて動作する前記動作モードでは、被加工物を所定角度ずつ回転させるための割り出し台として用いられることを特徴とする工作用テーブル装置。
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の工作用テーブル装置において、
前記カムが収容されるハウジングを有し、
前記ハウジングには前記入力軸が挿通される穴部が設けられ、前記穴部に挿通された前記入力軸は軸方向に移動可能に設けられた一対の軸受により前記カムの両端側にて支持されており、
前記穴部の内周にねじ溝が設けられ、前記ねじ溝に螺合された位置決め部材が締め緩め方向に回動されることにより前記軸受を軸方向に移動させて係合状態を変更することを特徴とする工作用テーブル装置。
請求項６に記載の工作用テーブル装置において、
前記位置決め部材は、中心から外方に向かって延出されたレバーを有し、前記レバーの回動操作により前記位置決め部材が締め緩め方向に回動されることを特徴とする工作用テーブル装置。
請求項７に記載の工作用テーブル装置において、
前記レバーは、当該レバーに連結されたエアシリンダにて回動操作されることを特徴とする工作用テーブル装置。
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の工作用テーブル装置において、
前記カムが収容されるハウジングを有し、
前記ハウジングには前記入力軸が挿通される穴部が設けられ、前記穴部に挿通された前記入力軸は軸方向に移動可能に設けられた一対の軸受により前記カムの両端側にて支持されており、
前記穴部には軸方向に移動して前記軸受を軸方向に移動可能な位置決め部材を備え、前記位置決め部材が前記ハウジングに設けられた圧電素子により移動されることにより前記係合状態変更機構として機能することを特徴とする工作用テーブル装置。