JP4689814B2

JP4689814B2 - 工作機械の回転割り出し装置

Info

Publication number: JP4689814B2
Application number: JP2000359491A
Authority: JP
Inventors: 通雄渡邊; 正照中井; 将宏大熊
Original assignee: DMG Mori Co Ltd; Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2020-11-27
Also published as: JP2002160144A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク又は工具が取付けられる回転部を固定ベース上に所定の回転角度位置に回転割り出し可能に、かつ該割り出し位置にクランプ可能に搭載した工作機械の回転割り出し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、横形マシニングセンタでは、ワークが搭載される加工テーブルを所定の回転角度位置に回転割り出してクランプし、この状態で加工を行えるようにした回転割り出し装置を備える場合がある。
【０００３】
この種の回転割り出し装置として、上記加工テーブルに固定された回転側カップリングと、固定ベースに固定された固定側カップリングとを同軸をなすように配置し、結合カップリングを上記両カップリングに噛合するクランプ位置と、該噛合を解除するアンクランプ位置との間で移動可能に配置した３ピースカップリング式のものがある。
【０００４】
また上記回転割り出し装置では、従来、固定側カップリングの外側に回転側カップリングを配置し、両カップリングの間にころを介設する場合がある。また回転側カップリングの支持剛性を高める観点から、クランプ時，アンクランプ時とも回転側カップリングを固定ベースに押圧，摺接させることにより支持する構造を採用する場合がある（例えば、特開平７−２５６５３８号公報，特開平９−１９８４８号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の回転割り出し装置では、回転側カップリングを固定ベースに摺動させる構造を採用しており、回転側カップリングに偏荷重が作用した場合には偏磨耗するという懸念がある。また摺動抵抗を小さくするために、固定ベースの摺動面にスライド部材や中空ローラを配設する場合があり、部品点数が増えるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、摺動部の偏磨耗の問題や部品点数増加の問題を生じることがなく、また回転側カップリングの支持剛性を向上できる工作機械の回転割り出し装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ワーク又は工具が取り付けられる回転部を固定ベース上に所定の回転角度位置に回転割り出し可能に、かつ該割り出し位置にクランプ可能に搭載した工作機械の回転割り出し装置において、上記回転部に固定された回転側カップリングと上記固定ベースに固定された固定側カップリングとを同軸をなすように配置し、上記回転側，固定側カップリングの両方に噛合可能に対向する結合カップリングを、上記回転側，固定側カップリングの両方に噛合して該回転側カップリングを上記回転角度位置にクランプするクランプ位置と、該クランプを解除するアンクランプ位置との間で移動可能に配設し、上記回転側カップリングと固定側カップリングとの間に転動体を複数列をなすように配設し、該転動体を介して上記回転側カップリングを固定側カップリングのみで支持し、上記回転側カップリングは、アンクランプ時に上記固定側カップリングに対して結合カップリング側に僅かに突出していることを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、上記各列の転動体は、円柱状のローラからなり、各列のローラの回転軸線が交差するように配設されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記回転側カップリングは、固定側カップリングの内側に配置されていることを特徴としている。
【００１１】
【発明の作用効果】
請求項１の発明にかかる回転割り出し装置によれば、回転側カップリングと固定側カップリングとの間に転動体を複数列配置したので、クランプ力，回転部に作用する荷重を各列の転動体を介して固定側カップリングで支持することができ、回転側カップリングの固定ベースによる支持剛性を高めることができる。これにより回転側カップリングを固定ベースに押圧，摺動支持する構造を不要にでき、摺動部の偏磨耗を防止できるとともに、スライド部材や中空ローラを不要にでき、部品点数を削減できる。
また、回転側カップリングを固定側カップリングより結合カップリング側に僅かに突出させたので、クランプ時に結合カップリングが回転側カップリングを固定側カップリングより余分に押圧して各列の転動体に予圧をかけることとなり、回転側カップリングの支持剛性をさらに高めることができる。
【００１２】
請求項２の発明では、各列のローラを回転軸線が交差するように配置したので、クランプ力及び回転部の荷重は各列のローラに交互に作用することとなり、回転側カップリングの支持剛性をさらに高めることができる。
【００１３】
請求項３の発明では、回転側カップリングを固定側カップリングの内側に配置したので、固定側カップリングの外径を回転側カップリングより大きくすることができ、それだけクランプ力に対する支持剛性を向上でき、クランプ時の回転側カップリングの支持力を高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１ないし図４は、本発明の一実施形態による工作機械の回転割り出し装置を説明するための図であり、図１は回転割り出し装置の断面図、図２は回転割り出し装置のアンクランプ状態を示す要部断面図、図３は回転割り出し装置のクランプ状態を示す要部断面図、図４は回転割り出し装置が搭載された横形マシニングセンタの斜視図である。なお、図１において、割り出し軸線Ａより左側部分はアンクランプ状態を、右側部分はクランプ状態を示している。
【００１７】
図において、１は横型マシニングセンタを示しており、これの固定ベッド２上の後部２ａにはコラム３がＸ軸方向（左右方向）に移動可能に配設され、該コラム３内にはサドル４がＹ軸方向（上下方向）に移動可能に配設されており、該サドル４には軸線を水平に向けて搭載された主軸頭５がＺ軸方向（前後方向）に移動可能に配設されている。この主軸頭５内には主軸６が回転自在に挿入配置されており、該主軸６には工具（不図示）が着脱可能に装着されている。この主軸６を主軸モータ（不図示）により回転駆動しつつ、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動させることにより所定のワーク加工が行われる。
【００１８】
上記ベッド２上の前部２ｂには固定台７が配置固定されている。この固定台７上には固定ベース８が載置固定されており、該固定ベース８に回転割り出し装置１０を介して加工テーブル９が搭載されている。この加工テーブル９上にワーク（不図示）が取付けられる。
【００１９】
上記回転割り出し装置１０は、図１に示すように、上記固定ベース８内に回転可能に配設された回転台１１を所定の回転割り出し位置に回転駆動する回転駆動機構１３と、上記回転台１１を上記回転角度位置にクランプするクランプ機構１２とを備えており、上記回転台１１上に上記加工テーブル９が取付け固定されている。
【００２０】
上記回転台１１は不図示の軸受を介して固定ベース８により回転可能に支持されている。また上記固定ベース８の周縁上部８ａと回転台１１の周縁下部１１ａとは割り出し軸線Ａと直交する方向に重なっており、該周縁上，下部８ａ，１１ａの間はシール部材１５によりシールされている。
【００２１】
上記クランプ機構１２は、上記固定ベース８内にボルト１６で締結固定された平面視環状の固定側カップリング２０と、該固定側カップリング２０の内側に同軸をなすように配置され、上記回転台１１の下面にボルト締め固定された平面視環状の回転側カップリング２１と、該両カップリング２０，２１の上方に対向するように配置された平面視環状の結合カップリング２２とを備えており、該結合カップリング２２は上記回転台１１により割り出し軸線Ａ方向に摺動可能に支持されている。
【００２２】
上記回転側カップリング２１は、図２に示すように、固定側カップリング２０に対して寸法ｔだけ結合カップリング２２側に突出している。即ち、回転側カップリング２１の上端面は固定側カップリング２０の上端面より僅かに高所に位置しており、上記寸法ｔは５〜１５μｍ程度に設定されている。
【００２３】
またクランプ時には、図３に示すように、両カップリング２０，２１とも同一高さ位置になるように設定されており、このようにして結合カップリング２２による回転側カップリング２１の押圧時移動量は固定側カップリング２０より大きくなっている。
【００２４】
上記固定側，回転側カップリング２０，２１の上面にはそれぞれ周方向に所定ピッチでもって噛合歯２０ａ，２１ａが形成されている。また上記結合カップリング２２の下面には上記両噛合歯２０ａ，２１ａと噛合可能に対向するよう周方向に所定ピッチでもって噛合歯２２ａが形成されている。この結合カップリング２２は、上記固定側，回転側カップリング２０，２１の噛合歯２０ａ，２１ａに噛合するクランプ位置と、該噛合を解除するアンクランプ位置との間で昇降するようになっている。
【００２５】
また上記結合カップリング２２は、これの外側に同軸配置された平面視環状のシリンダ部材２５内に上記軸線Ａ方向に摺動可能に挿入されている。このシリンダ部材２５は結合カップリング２２及び固定ベース８により支持固定されている。上記結合カップリング２２の外周壁には段部２２ｂが形成されており、また上記シリンダ部材２５の内周壁には凸段部２５ａが形成されており，これらによって囲まれた空間が油圧室２６となっている。
【００２６】
上記シリンダ部材２５には、上記油圧室２６内に作動油を供給する油通路２５ｂが形成されており、該油通路２５ｂの上流端には油圧供給源（不図示）が接続されている。なお、２７は上記油圧室２６からの油圧の漏れを防止するシールリングである。
【００２７】
上記油圧室２６に油圧が供給されると、結合カップリング２２が下降し、これの噛合歯２２ａが上記固定側，回転側カップリング２０，２１の噛合歯２０ａ，２１ａに噛合する。これにより回転側カップリング２１は固定側カップリング２０に固定され、加工テーブル９は噛合歯２０ａ，２１ａのピッチにより設定された所定の回転角度位置にクランプされる。
【００２８】
上記結合カップリング２２と固定側カップリング２０との間にはスプリング３０が配置されており、該スプリング３０により結合カップリング２２は上方（噛合解除方向）に押圧付勢されている。上記油圧室２６への油圧が開放されると、上記スプリング３０のばね力により結合カップリング２２が上昇し、これにより上記クランプが解除される。
【００２９】
上記回転駆動機構１３は、上記回転側カップリング２１の下面に回転支持部材３３を介在させてボルト３４により締結固定された大平歯車３５と、該大平歯車３５に噛合する小平歯車３６と、該小平歯車３６を回転駆動するサーボモータ３７とを備えている。このサーボモータ３７の回転が小平歯車３６から大平歯車３５，回転側カップリング２１に伝達され、該回転側カップリング２１を介して回転台１１に伝達され、加工テーブル９が所定の回転角度位置に割り出しされる。また上記大平歯車３５は小平歯車３６に対して上下方向に少しだけ移動可能となっている。これにより回転側カップリング２１の上記寸法ｔ分の下降量を吸収可能となっている。
【００３０】
上記固定側カップリング２０の内周面と回転側カップリング２１の外周面との間には多数の円柱状ローラ４０，４１が上下２列をなすように配設されている。この各列のローラ４０，４１は、上記固定側カップリング２０の内周壁に形成されたＶ溝２０ｂと、回転側カップリング２１の外周壁に形成されたＶ溝２１ｂとで形成された横断面菱形状の空間内に収納されている。
【００３１】
上記各列のローラ４０，４１はそれぞれ回転軸線４０ａ，４１ａが直角方向に交差するように傾斜させて配列されている。具体的には、上列組の各ローラ４０は回転軸線４０ａを割り出し軸線Ａに対して下方で交差するように４５度傾斜させて配置され、また下列組の各ローラ４１は回転軸線４１ａを割り出し軸線Ａに対して上方で交差するように４５度傾斜させて配置されている。
【００３２】
上記各ローラ４０，４１の回転軸線４０ａ，４１ａ方向の両端面４０ｂ，４１ｂとＶ溝２０ｂ，２１ｂとの間には若干の隙間が設けられており、該隙間から転接面に潤滑油が供給される。また上記各ローラ４０，４１の外径は各Ｖ溝２０ｂ，２１ｂの転接面間寸法より僅かに大きく、具体的には５μｍ程度大きく形成されており、各ローラ４０，４１はＶ溝２０ｂ，２１ｂの転接面に圧接している。このようにして回転側カップリング２１に大平歯車３５，回転台１１，加工テーブル９及びワーク等によって作用する荷重及び結合カップリング２２のクランプ力ｆは上下各列のローラ４０，４１のみによって支持されている。
【００３３】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
【００３４】
加工テーブル９のクランプ状態では、油圧室２６に油圧が供給され、結合カップリング２２の噛合歯２２ａが固定側，回転側カップリング２０，２１の両噛合歯２０ａ，２１ａと噛合している（図３参照）。この場合、回転側カップリング２１に加わる荷重及びクランプ力ｆは上下各列のローラ４０，４１を介して固定側カップリング２０で負担することとなる。
【００３５】
上記クランプ状態から新たな角度位置に割り出す場合には、油圧室２６の油圧を開放する。すると結合カップリング２２がスプリング３０のばね力により上昇し、該結合カップリング２２の噛合歯２２ａと上記両カップリング２０，２１の噛合歯２０ａ，２１ａとの噛合が解除されてアンクランプ状態となる。
【００３６】
上記アンクランプ状態でサーボモータ３７が回転し、この回転が小，大平歯車３６，３５を介して回転側カップリング２１から回転台１１に伝達され、もって加工テーブル９が所定の角度位置に割り出される。この場合、回転側カップリング２１が固定ベース８に接触することはなく、従って固定ベース８との接触による摩耗が発生することはない。
【００３７】
上記回転側カップリング２１が所定の角度位置に割り出されると、油圧室２６に油圧が供給される。これにより結合カップリング２２が下降し、上記同様に回転側カップリング２１を固定側カップリング２０に固定する。このようにして上記加工テーブル９がクランプされ、この状態で加工が行われる。
【００３８】
このように本実施形態によれば、回転側カップリング２１と固定側カップリング２０との間に上下２列のローラ４０，４１を配設し、各列のローラ４０，４１により回転側カップリング２１に加わる荷重及びクランプ力ｆを負担したので、回転側カップリング２１の固定ベース８に対する支持剛性を高めることができる。これにより従来の回転側カップリングを固定ベースで支持する構造を不要にでき、摺動抵抗による磨耗を防止できるとともに、スライド部材や中空ローラを不要にでき、部品点数を削減できる。
【００３９】
また上記各列のローラ４０，４１をそれぞれ回転軸線４０ａ，４１ａが交差するように配置したので、上記クランプ力ｆは各列のローラ４０，４１に交互に作用することとなり、上記回転側カップリング２１の支持剛性をさらに高めることができる。
【００４０】
本実施形態では、回転側カップリング２１を固定側カップリング２０の内側に同軸線上に配置したので、固定側カップリング２０の外径を大きくすることができ、それだけクランプ力ｆに対する支持剛性を向上でき、回転側カップリング２１の支持力を高めることができる。
【００４１】
また本実施形態では、回転側カップリング２１の上端面を固定側カップリング２０の上端面より寸法ｔだけ高所に位置させたので、クランプ時に結合カップリング２２が回転側カップリング２１を固定側カップリング２０より余分に押圧して各列のローラ４０，４１に予圧をかけることとなり、回転側カップリング２１の支持剛性をさらに高めることができる。
【００４２】
上記ローラ４０，４１を２列配置したので、支持剛性を確保しながら、ローラ径を従来に比べて小さくすることが可能であり、差動すべり率が小さくなり、摩擦係数を小さくすることができる。
【００４３】
また回転側カップリング２１を上下ローラ４０，４１の内輪とし、固定側カップリング２０を外輪として一体化することができ、両カップリング２０，２１の軸心を容易に一致させることができるとともに、組み付け作業を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による回転割り出し装置を説明するための断面図である。
【図２】上記回転割り出し装置のアンクランプ状態を示す要部断面図である。
【図３】上記回転割り出し装置のクランプ状態を示す要部断面図である。
【図４】上記回転割り出し装置が搭載された横形マシニングセンタの斜視図である。
【符号の説明】
１横型マシニングセンタ（工作機械）
８固定ベース
１０回転割り出し装置
１１回転部
２０固定側カップリング
２１回転側カップリング
２２結合カップリング
４０，４１ローラ（転動体）
４０ａ，４１ａ回転軸線

Claims

ワーク又は工具が取り付けられる回転部を固定ベース上に所定の回転角度位置に回転割り出し可能に、かつ該割り出し位置にクランプ可能に搭載した工作機械の回転割り出し装置において、上記回転部に固定された回転側カップリングと上記固定ベースに固定された固定側カップリングとを同軸をなすように配置し、上記回転側，固定側カップリングの両方に噛合可能に対向する結合カップリングを、上記回転側，固定側カップリングの両方に噛合して該回転側カップリングを上記回転角度位置にクランプするクランプ位置と、該クランプを解除するアンクランプ位置との間で移動可能に配設し、上記回転側カップリングと固定側カップリングとの間に転動体を複数列をなすように配設し、該転動体を介して上記回転側カップリングを固定側カップリングのみで支持し、上記回転側カップリングは、アンクランプ時に上記固定側カップリングに対して結合カップリング側に僅かに突出していることを特徴とする工作機械の回転割り出し装置。
請求項１において、上記各列の転動体は、円柱状のローラからなり、各列のローラの回転軸線が交差するように配設されていることを特徴とする工作機械の回転割り出し装置。
請求項１又は２において、上記回転側カップリングは、固定側カップリングの内側に配置されていることを特徴とする工作機械の回転割り出し装置。