JP5080208B2 - 旋回割出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを載置する円テーブル等の旋回位置について検出機能を有する工作機械に関し、特に旋回割出装置に関する。

従来より、旋回テーブル上にワークを固定して、旋回テーブルを割出し又は旋回させながら主軸に取り付けた工具で加工を行う工作機械が広く知られている。このような工作機械にあっては、自動化またはオペレータの作業負担軽減のために、旋回テーブル上に油圧により動作する冶具を取り付け、この冶具にワークを保持させることが一般に行われている。
高い加工精度を確保するためには、旋回テーブルの旋回割出しにおいても高い精度を要求されるので、旋回テーブルの旋回角度は高精度な検出器により検出すると共にサーボモータ等を用いて旋回を制御するものである。
しかし、こうした冶具を取り付けたものにおいては、工作機械本体から旋回テーブル上の冶具に油圧を供給するために回転継手を設ける必要があり、この回転継手のシール部分による摺動抵抗が検出器の取り付け部分に捩れを生じさせ、割出し旋回の精度を低下させることがあった。
これに対し出願人は、検出器の取り付け部分に生じる捩れを補正することにより旋回テーブルの高精度な旋回割出しを可能とするものとして特許文献１を提案した。

特開２００６−０６２０４５号公報

しかし、特許文献１の技術では、運用するにあたりデータ採取および補正演算の手間がかかる。また、ワーク等被検出体と検出器の間に回転継手を設ける点においては上述の従来の工作機械と変わることはなく、検出器取り付け部分に捩れも生じるから、関連部品の製作誤差もしくは使用条件等によっては、補正値が適切でなくなる可能性もあり、結局のところ手間がかかる上に運用が難しい。

そこで、本発明では上記課題を鑑み、回転継手のシール抵抗などによる捩れの影響を受けることなく、高精度に位置検出可能かつ省スペースで検出器の組み付け容易な旋回割出装置の提供を課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明に係る旋回割出装置は、固定台と、固定台の上方で旋回自在に設けられた旋回テーブルと、固定台の上面と旋回テーブルの裏面とのいずれか一方に設けられ、同軸状に形成された内軸部と外軸部とからなる旋回中心軸と、固定台の上面と旋回テーブルの裏面とのいずれか他方に設けられ、内周で旋回中心軸を軸支する筒状の軸支持部と、旋回テーブルを駆動する駆動手段と、旋回テーブルの旋回角度を検出する旋回角度検出手段と、旋回角度検出手段により検出された検出値を基に旋回テーブルを任意の旋回位置へと旋回割出する制御手段とを備える旋回割出装置であって、旋回角度検出手段は、旋回テーブル又は固定台の一方に設けられた内軸部と、旋回テーブル又は固定台の他方と、の間の旋回角度を検出する位置に設けられ、旋回中心軸は、内軸部と外軸部との互いの軸線を一致させるように、内軸部を軸受けする軸受部を外軸部の先端側に備えるように構成される。

請求項２の発明に係る旋回割出装置は、軸受部が、内軸部の外周面を中心方向へ押圧する弾性手段を備えるように構成される。

請求項３の発明に係る旋回割出装置は、旋回角度検出手段が、内軸部の先端に設けたフランジ部と、旋回テーブル又は固定台との間の旋回角度を検出するように構成される。

請求項４の発明に係る旋回割出装置は、旋回中心軸が、旋回テーブルに設けられた場合、内軸部の先端を、固定台の中央に穿設した挿通穴から固定台の下面側に頭出ししてなる一方、固定台に設けられた場合、内軸部の先端を、旋回テーブルの中央に穿設した挿通穴から旋回テーブルの表面側に頭出ししてなるように構成される。

請求項１の発明によれば、たわみ等の影響による精度低下を避ける手段として、データ採り及び補正演算手段等を設けることなく位置検出を正確に行うことができ、省スペースでかつ構造の簡素化が容易にできる。
また、軸受部を外軸部の先端側に設けたので、内軸部の先端側を半径方向に支持して軸線の曲がり変形を抑えることができ、検出手段の位置ズレを小さくして検出精度を向上できる。

請求項２の発明によれば、中心方向へ押圧する弾性手段を設けたので、内軸部に所定の予圧を与えることができ、内軸部のがたつきを低減できる。

請求項３の発明によれば、内軸部の先端にフランジ部を設けたので、旋回に伴う周方向の移動距離を長くして、旋回角度検出手段による検出精度を向上できる。

請求項４の発明によれば、頭出しした内軸部の先端と固定台との間の旋回角度を検出する位置に旋回角度検出手段を設けたので、旋回角度検出手段の設置や保守管理等の作業性を高めることができる。

以下、本発明の一実施形態となる旋回割出装置が設置された工作機械１について図面を基に説明する。図１は、旋回割出装置が設置された工作機械１を示した説明図である。尚、本実施の形態において旋回割出装置は、旋回テーブル２、モータ６（駆動手段）、角度検出器１２（旋回角度検出手段）、及び制御装置１３から構成される。

工作機械１は、図示しない基台に設けられたテーブル本体５（固定台）上面側に、旋回中心軸９および、内周によって旋回中心軸９の最外周を軸支する筒状の軸支持部２１を介在させて、テーブル本体５の上方の所定位置で旋回テーブル２をモータ６により旋回中心軸９周りに旋回可能に配置して構成されている。旋回中心軸９は、軸線の直交断面が内軸部１０と外軸部１１とからなるように同軸状に分割形成されている。旋回テーブル２には、割出対象であるワーク７を載置するためのパレット８が取り付けられており、パレット８上には、ワーク７を加工位置にて保持するための冶具３が備えられている。該冶具３は、油圧ユニット４から油圧回路を介して供給される油圧を利用してワーク７を保持するものである。

旋回中心軸９を構成する内軸部１０と外軸部１１は、両軸部の先端が下方へ突設されるように、両基端が旋回テーブル２の裏面に設けられている。また軸支持部２１は、筒先端が上方へ突設されるように、筒基端がテーブル本体５の上面に設けられている。内軸部１０は、外軸部１１よりも長く形成されている。旋回中心軸９を軸支持部２１で軸支し旋回テーブル２をテーブル本体５上の所定位置に配置した状態で、内軸部１０および外軸部１１は、軸支持部２１の筒深さよりも短く形成され、内軸部１０の先端に設けたフランジ部２７が軸支持部２１の底面に対して所定間隔を確保する位置に配置されるように形成されている。

外軸部１１の先端側には、内軸部１０と外軸部１１との互いの軸線を一致させるように、内軸部１０を軸受けする軸受部２３が設けられている。軸受部２３は、内軸部１０の外周面を中心方向へ押圧する弾性手段であるサラバネ２５を備えて構成されている。

旋回テーブル２の旋回中心軸９下端部には、内軸部１０とテーブル本体５との間の旋回角度を検出する位置に、旋回テーブル２の旋回角度を検出するための角度検出器１２が設けられている。該角度検出器１２は制御装置１３と接続されており、制御装置１３は、角度検出器１２にて検出された検出値を基に旋回テーブル２の旋回位置（旋回角度）を算出する。尚、１４はワーク７を加工するための工具であり、１５は該工具１４が装着される主軸頭１５である。

このような工作機械１において、旋回テーブル２を旋回させると、旋回中心軸９の外軸部１１の外周面と軸支持部２１の内周面との間に摩擦抵抗が発生する。したがって、旋回テーブル２に旋回中心軸９周りのねじれによる歪みが生じる。

上記構成の工作機械１によれば、旋回テーブル２が旋回した際に、軸支持部２１との摩擦力を外軸部１１で受けることで、外軸部１１と分割した内軸部１０に対して摩擦力によるねじれの影響を受け難くでき、内軸部１０をテーブル本体５に対してねじれのほぼ無い部分とし外軸部１１をねじれの発生する部分とすることができる。したがって、内軸部１０と旋回テーブル２との間では、捻れを生じさせないようにすることが可能となり、角度検出器１２を利用して制御装置１３によって算出された旋回位置と実際の旋回テーブル２の旋回位置との間に生ずる誤差を取り除くことができ、該誤差の補正が不要となる。よって、たわみ等の影響による精度低下を避ける手段として、データ採り及び補正演算手段等を設けることなく位置検出を正確に行うことができ、省スペースでかつ構造の簡素化が容易にできる。

また、軸受部２３を外軸部１１の先端側に設けたので、内軸部１０の先端側を半径方向に支持して軸線の曲がり変形を抑えることができ、角度検出器１２の位置ズレを小さくして検出精度を向上できる。さらに、内軸部１０を中心方向へ押圧するサラバネ２５を設けたので、内軸部１０に所定の予圧を与えることができ、内軸部１０のがたつきを低減できる。また、内軸部１０の先端にフランジ部２７を設けたので、旋回に伴う周方向の移動距離を長くして、角度検出器１２による検出精度を向上できる。

次に本発明の他の実施の形態を説明する。図２の工作機械１において、旋回中心軸９を構成する内軸部１０と外軸部１１は、両軸部の先端が上方へ突設されるように、両基端がテーブル本体５の上面に設けられている。また軸支持部２１は、筒先端が下方へ突設されるように、筒基端がテーブル本体５の裏面に設けられている。尚、その他の構成は、図１の工作機械１と同一であり省略する。この場合の構成によれば、図１の工作機械１と同様の作用効果を得ることができる。

次に本発明の他の実施の形態を説明する。図３（ａ）の工作機械１は、旋回中心軸９が旋回テーブル２に設けられ、内軸部の先端を、テーブル本体５の中央に穿設した挿通穴２９からテーブル本体５の下面側に頭出しして構成されている。また、図３（ｂ）の工作機械１は、旋回中心軸９がテーブル本体５に設けられ、内軸部１０の先端を、旋回テーブル２の中央に穿設した挿通穴３０から旋回テーブル５の表面側に頭出しして構成されている。尚、その他の構成は、図１、２の工作機械１と同一であり省略する。

この場合の構成によれば、図１、２の工作機械１と同様の作用効果を得ることができ、加えて、頭出しした内軸部１０の先端とテーブル本体５との間の旋回角度を検出する位置に角度検出器１２を設けることができ、その場合には角度検出器１２の設置や保守管理等の作業性を高めることができる。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、下記のように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜に変更して実施することも可能である。
（１）内軸部と外軸部とは、たわみの発生する部分（外軸部）とそれから切り離された抵抗要素の無い部分（内軸部）とに分割して形成されれば良く、両部の対向する面同士が非接触であるように構成することが望ましい。
（２）軸受部は、旋回中心軸の先端側であれば、複数箇所に設けても良い。
（３）内軸部は、先端にフランジ部を設けずに、角度検出器を直接設けるように構成することもできる。

本発明の一実施形態である旋回割出装置が備えられた工作機械の説明図である。 本発明の他の実施形態である旋回割出装置が備えられた工作機械の説明図である。 本発明の他の実施形態である旋回割出装置が備えられた工作機械を示す、（ａ）、（ｂ）は説明図である。

符号の説明

１・・工作機械、２・・旋回テーブル、５・・テーブル本体、６・・モータ（駆動手段）、７・・ワーク、８・・パレット、９・・旋回中心軸、１０・・内軸部、１１・・外軸部、１２・・角度検出器（旋回角度検出手段）、１３・・制御装置（制御手段）、１４・・工具、１５・・主軸頭、２１・・軸支持部、２３・・軸受部、２５・・サラバネ、２７・・フランジ部、２９，３０・・挿通穴。

Claims (4)

1. 固定台と、
   固定台の上方で旋回自在に設けられた旋回テーブルと、
   固定台の上面と旋回テーブルの裏面とのいずれか一方に設けられ、同軸状に形成された内軸部と外軸部とからなる旋回中心軸と、
   固定台の上面と旋回テーブルの裏面とのいずれか他方に設けられ、内周で旋回中心軸を軸支する筒状の軸支持部と、
   旋回テーブルを駆動する駆動手段と、
   旋回テーブルの旋回角度を検出する旋回角度検出手段と、
   旋回角度検出手段により検出された検出値を基に旋回テーブルを任意の旋回位置へと旋回割出する制御手段とを備える旋回割出装置であって、
   旋回角度検出手段は、
   旋回テーブル又は固定台の一方に設けられた内軸部と、旋回テーブル又は固定台の他方と、の間の旋回角度を検出する位置に設けられ、
   旋回中心軸は、
   内軸部と外軸部との互いの軸線を一致させるように、内軸部を軸受けする軸受部を外軸部の先端側に備える、
   ことを特徴とする旋回割出装置。
2. 軸受部は、
   内軸部の外周面を中心方向へ押圧する弾性手段を備える、
   請求項１に記載の旋回割出装置。
3. 旋回角度検出手段は、
   内軸部の先端に設けたフランジ部と、旋回テーブル又は固定台との間の旋回角度を検出する、
   請求項１又は２に記載の旋回割出装置。
4. 旋回中心軸は、
   旋回テーブルに設けられた場合、内軸部の先端を、固定台の中央に穿設した挿通穴から固定台の下面側に頭出ししてなる一方、固定台に設けられた場合、内軸部の先端を、旋回テーブルの中央に穿設した挿通穴から旋回テーブルの表面側に頭出ししてなる、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の旋回割出装置。

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