JP5918336B1 - ワークテーブル用ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転方向のガタつきを低減してバックラッシを発生しないワークテーブル用ブレーキ装置を提供する。【解決手段】重ね合わせた状態で円環状の油路１０を形成するトッププレート１とミドルプレート２を備え、ミドルプレート２に上下方向に貫設した複数のピストン収納孔２０に油路１０を連通連結し、油路１０の油圧によりピストン収納孔２０から下方に押出自在として各ピストン収納孔２０に内装されたピストン８を有し、ピストン８の下方位置に配設されワークテーブル１５の回転軸１６に固着された制動ディスク５に圧接自在の複数の円弧状押圧部材７，７と、制動ディスク５を下方で受けるバッキングプレート４と、ラジアル内方突出状のトルク受け突片部を有し円弧状押圧部材７，７を嵌め込んで非回転状に保持するアンダープレート３を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークテーブル用ブレーキ装置に関する。

従来、加工する部品（ワーク）を載置するワークテーブルを回転自在に支持する工作機械に於て、ワークテーブルを所定の角度で位置決めした後、その状態を保持するためのワークテーブル用ブレーキ装置が使用されていたが、従来のこの種のブレーキ装置は、複数の油圧シリンダを平行に並設した複雑で、容積と重量の大きいものであった。しかし、用途が相違するが、構造の簡素なワークテーブル用ブレーキ装置も、従来、提案されている（特許文献１参照）。

特開平０６−２３６３５号公報

ワーク側面にドリルで穴を開ける際、あるいは、ワーク側面を切削や研削する際、ワークテーブルを回転させるようなトルクが発生する為、ワークテーブルを確実に保持するには、然るべきブレーキトルクが必要である。特に、良好な加工精度を確保するためには、機械加工中にワークテーブルが回転方向に微動だにせずに静止保持される必要がある。
ところで、特許文献１記載のワークテーブル用ブレーキ装置は、ワークテーブルを高速回転から、ワークに衝撃を与えずに、静かに回転停止させるためのブレーキ装置であり、しかも、用途が治具や網の塗装に使用されるブレーキ装置であり、かつ、空気（エアー）を用いるものであるので、ワークテーブル上にて、ドリル加工、切削加工、研削加工等の大きな外力を付加して機械加工する工作機械用のワークテーブルブレーキ装置としては、次のような問題点がある。
即ち（i）極めて大径の円環平板状ピストンを使用しているため往復動用シール材として耐摩耗性に優れた大径のＵパッキン等を要し、高価で、維持管理も困難である点。（ii）ピストン収納室は、極めて大径の円環状であり、カバー部材等の包囲壁部材は、特に、肉厚とせねばならず、油圧用としては、容積が増大し、かつ、重量も大きくなる点。（iii）（塗装用のワークテーブルを高速回転から静かに回転停止可能であるといえども、）工作機械用としては機械加工中に大きな外力が、ワークを介して、ワークテーブルに作用するので、３個の小さなガイドピンでは、ターンテーブルの回転方向のガタが発生する。従って、ガタ───バックラッシ───の発生によって、ターンテーブルが周方向に微動回転を発生し、高精度な機械加工が至難となる点。（iv）軸心（上下）方向の寸法が大きく、コンパクト化が困難である点。

そこで、本発明は、上述のような問題点（i）〜（iv）を、簡素な構成にて解決し、特に、回転方向に大きな外力がターンテーブルに加わる機械加工中において、回転方向のガタつきを低減して、バックラッシを発生しないワークテーブル用ブレーキ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るワークテーブル用ブレーキ装置は、重ね合わせた状態で円環状の油路を形成するトッププレートとミドルプレートを備え、上記ミドルプレートに上下方向に貫設した複数のピストン収納孔に上記油路を連通連結し、上記油路の油圧により上記ピストン収納孔から下方に押出自在として各ピストン収納孔に内装されたピストンを有し、上記ピストンの下方位置に配設されワークテーブルの回転軸に固着された制動ディスクに圧接自在の複数の円弧状押圧部材と、上記制動ディスクを下方で受けるバッキングプレートと、ラジアル内方突出状のトルク受け突片部を有し上記円弧状押圧部材を嵌め込んで非回転状に保持するアンダープレートを備えたものである。

また、上記円弧状押圧部材をラジアル内方へ弾発付勢する弾発部材を備え、該弾発部材の弾発付勢力によって、上記円弧状押圧部材の両端面を、上記トルク受け突片部の側面に常時押し付けるように構成されたものである。
また、重ね合わされた上記トッププレートと上記ミドルプレートの円環状の相互対応面に於て、内環状シール材と外環状シール材が同心状に介設され、上記油路の内周縁と外周縁を形成しているものである。

本発明のワークテーブル用ブレーキ装置によれば、円弧状押圧部材を回転方向に動かそうとしても、円弧状押圧部材の両端面がトルク受け突片部の側面に当たって時計方向にも反時計方向にも動かない為、回転方向のガタつき（バックラッシ）を低減でき、ワークの機械加工精度を良好に維持できる。さらに、ピストン用の運動用シールは小型の安価なものを用い得る。特に、上下方向の厚さ寸法を低減して、コンパクト化を図り得る。

ワークテーブルの概略構造を示した簡略図である。 本発明の実施の一形態を示した平面図である。 図２のＡ−Ｏ−Ａ断面図である。 本発明のワークテーブル用ブレーキ装置の分解図である。 アンダープレートを底面側から見て一部破断した底面図である。 本発明のワークテーブル用ブレーキ装置を要部断面で示す拡大斜視図である。 アンダープレートの斜視図である。 本発明のワークテーブル用ブレーキ装置を要部断面で示す拡大斜視図である。

以下、実施の形態を示す図面に基づき本発明を詳説する。
図１は、ワークテーブルの概略構造を示した簡略図である。
図１に示すように、ワークテーブル１５は、その上面にワークＷを載置し、固定して、回転軸１６に支持されて、回転軸心Ｌ廻りに回転自在である。ワークテーブル１５の回転軸１６は、ウォームギア機構４０を介して電気モーターＭにより回転駆動される。
本発明のワークテーブル用ブレーキ装置は、トッププレート１とミドルプレート２とアンダープレート３とバッキングプレート４とを、備え、ミドルプレート２内に保持するピストン８を油圧により押し下げて、ピストン８に押圧された押圧部材７，７が、回転軸１６に固着された制動ディスク５に接触し、制動ディスク５をバッキングプレート４に押し付けて、ワークテーブル１５を停止保持するブレーキ力を得るように構成されている。主な用途として、工作機械用のワークテーブル１５の位置決め後の保持（固定）である。なお、非常制動の作用もなし得る。

図２〜図４に示すように、トッププレート１は、中央に孔部を有する円盤形状に形成され、その下面には、油路形成用の凹溝１７が軸心Ｌを中心点とする円形に形成されている。凹溝１７（油路１０）に連通連結する給油孔部１４と、エアー抜き孔部１３と、が１箇所ずつ設けられている。また、トッププレート１の下面には、内周縁部と外周縁部に、後述の内環状シール材１１と外環状シール材１２を嵌込むためのシール溝１８，１９が軸心Ｌを中心点とする同心円状に凹設されている。
ミドルプレート２は、中央に設けられた孔部を取り囲むように複数のピストン収納孔２０が（上下方向に）貫通状に形成され、各ピストン収納孔２０には、ピストン８が上下往復動自在に保持されている。トッププレート１とミドルプレート２の重ね合わせ状態で、閉環状の油路１０を形成する。ミドルプレート２に設けた複数のピストン収納孔２０の全てに油路１０を連通連結し、油路１０に供給される油圧によりピストン収納孔２０からピストン８を下方に押出すように構成されている。
ピストン８は、短円柱状に形成され、その外周面にはＵパッキン２１とウェアリング２２が取付けられている。全てのピストン８は、円環状ピストン設置領域Ｃに配設され、この仮想領域Ｃの内周縁と外周縁に沿って、トッププレート１とミドルプレート２の相互対応面に内環状シール材１１と外環状シール材１２が１本ずつ配設されている。内環状シール材１１と外環状シール材１２は、Ｏリングから成り、シール溝１８，１９に装入されて、ピストン設置領域Ｃの密封性を維持している。このように、シール材１１，１２は同心状に配設され、油路１０の内周縁と外周縁を形成している。

図５と図７に示すように、アンダープレート３は、円環状枠部材３０と、円環状枠部材３０のラジアル内方に突出する２個のトルク受け突片部９，９とを有し、円環状枠部材３０の内周に沿って２個の円弧状押圧部材７，７が嵌め込まれている。円弧状押圧部材７は、後述の弾発部材６によって、両端面７ａ，７ａをトルク受け突片部９，９の側面９ａ，９ａに常に当接させて非回転状とし、かつ、上下方向には移動可能に保持されている。トルク受け突片部９，９は、円環状枠部材３０の１８０°回転対称位置に配設され、ボルトやリベット等によって固着されている。なお、円環状枠部材３０とトルク受け突片部９，９を一体状に形成しても良い。

図５〜図７に示すように、押圧部材７は、略半円弧状に形成されており、横断面視では、矩形状本体部２７の上端に内方・外方へ突出状の鍔部２８，２８を有する略Ｔ字状に形成されている。
押圧部材７は、ピストン８の下方位置に配設され、かつ、鍔部２８と円環状枠部材３０の間に介装された上下方向の弾発部材２６によって上方へ弾発付勢されており、押圧部材７の上面がピストン８の下面に常時弾発的に押し付けられている。弾発部材２６は、圧縮状コイルばねから成り、円環状枠部材３０に立設された鉛直状ピン２５に支持されている。押圧部材７は、油圧を受けて下方に押し出されたピストン８に押圧されて、弾発部材２６の弾発付勢力に抗して下方へ降下し、ワークテーブル１５の回転軸１６に連結された制動ディスク５の上面に圧接して、制動状態となる。なお、油路１０の油圧が開放された際は、弾発部材２６の弾発付勢力によって押圧部材７が押し上げられて非制動状態となり、ピストン８は押圧部材７に押し上げられピストン収納孔２０内に収納される。即ち、弾発部材２６は、押圧部材７及びピストン８の上方向戻しばねと言うこともできる。

アンダープレート３の下方位置には、制動ディスク５を下方で受けるバッキングプレート４を備えている。バッキングプレート４は、底部取付部材４５に固着され、非回転状の制動ディスク受け部材と言い換えることもできる。つまり、バッキングプレート４は、非制動状態下では、制動ディスク５と隙間を空けて配設されているが、制動状態となると、押圧部材７に押された制動ディスク５が（撓みながら）バッキングプレート４の上面に接触するように構成されている。

図５と図７、図８に示すように、アンダープレート３と円弧状押圧部材７，７の間には、円弧状押圧部材７，７をラジアル内方へ弾発付勢する左右方向の弾発部材６，６が介装されている。
弾発部材６は、圧縮状コイルばねから成り、円環状枠部材３０の内周面に固着された水平状ピン２９に支持されている。弾発部材６，６及びピン２９，２９は、トルク受け突片部９，９の９０°回転対称位置に円環状枠部材３０の周方向に位置をずらして配設されている。弾発部材６，６は、円弧状押圧部材７，７の矩形状本体部２７の外側面を押し、弾発部材６，６の弾発付勢力によって、円弧状押圧部材７の両端面７ａ，７ａが、トルク受け突片部９，９の側面９ａ，９ａに常時押し付けられている。非制動状態では、弾発部材６，６によって軽く上記側面９ａに押圧されて当接しているので、ピストン８によって押圧される制動状態に切換わるや否や、トルク受け突片部９の側面９ａに対しては円弧状押圧部材７の両端面７ａ，７ａはその当接状態のままで強力に円弧状押圧部材７，７は制動ディスク５を押圧する。即ち、制動状態下では、円弧状押圧部材７，７は、回転方向に動かそうとしても、両端面７ａ，７ａがトルク受け突片部９，９の側面９ａ，９ａに押し付けられて時計方向にも反時計方向にも動かない為、回転方向にガタつくことなく、制動ディスク５を押圧し、バッキングプレート４と共働きして、制動ディスク５を挾圧し固定する。

図２と図４に於て、ミドルプレート２には、９０°ピッチで４個のピストン収納孔２０が（軸心Ｌと平行な方向に）形成され、各ピストン収納孔２０に１個ずつピストン８が収納されている。このピストン収納孔２０及びピストン８は、ミドルプレート２の設計を変更して増減することが可能であり、円弧状押圧部材７，７を押すピストン８の数を増減することで、制動ディスク５に作用する圧接力を段階的に増減させることが可能となる。つまり、設計変更により、発生するブレーキトルクを段階的に変えることが可能な構造である。
また、ピストン８は、各々のピストン収納孔２０内で「コゼ」が発生しにくいようなピストン径と上下長さ寸法の比に設定されており、ピストン収納孔２０に１個ずつミドルプレート２に複数のピストン８を保持させることで、ミドルプレート２の厚みを小さく抑えることが可能となる。

上述した本発明のワークテーブル用ブレーキ装置の使用方法（作用）について説明する。
図３に示すように、給油孔部１４に作動油を所定油圧で注入し、閉環状の油路１０を介してミドルプレート２に設けた複数のピストン収納孔２０の全てに作動油を供給する。油路１０に供給される油圧によりピストン収納孔２０からピストン８が下方に押出され、ピストン８に押された円弧状押圧部材７，７が、上下方向の弾発部材２６の弾発付勢力に抗して下方へ降下し、押圧部材７，７の下面が制動ディスク５の上面に圧接する。制動ディスク５は、押圧部材７，７の圧接力により撓みながらバッキングプレート４に押し付けられ、ワークテーブル１５を停止保持するブレーキ力を得る。この際、円弧状押圧部材７，７は、アンダープレート３に非回転状に保持されている為、回転方向のガタつきが無く、バックラッシを発生しない。
図５に示すように、円弧状押圧部材７，７は、左右方向の弾発部材６，６によって、ラジアル内方へ弾発付勢され、（押圧部材７の）両端面７ａ，７ａが、トルク受け突片部９，９の側面９ａ，９ａに常時押し付けられている為、アンダープレート３に円弧状押圧部材７，７が隙間（遊び）無く保持される。つまり、制動ディスク５との接触により押圧部材７，７を回転方向に動かそうとする力が働いたとしても、押圧部材７，７は時計方向にも反時計方向にも全く動かず、バックラッシをゼロに近い値にまで低減できる。

なお、本発明は、設計変更可能であって、例えば、左右方向の弾発部材６，６として圧縮状コイルばねを用いているが、板ばね、皿ばね、その他の形状・構造のものを用いても良い。

以上のように、本発明に係るワークテーブル用ブレーキ装置は、重ね合わせた状態で円環状の油路１０を形成するトッププレート１とミドルプレート２を備え、ミドルプレート２に上下方向に貫設した複数のピストン収納孔２０に油路１０を連通連結し、油路１０の油圧によりピストン収納孔２０から下方に押出自在として各ピストン収納孔２０に内装されたピストン８を有し、ピストン８の下方位置に配設されワークテーブル１５の回転軸１６に固着された制動ディスク５に圧接自在の複数の円弧状押圧部材７，７と、制動ディスク５を下方で受けるバッキングプレート４と、ラジアル内方突出状のトルク受け突片部９，９を有し円弧状押圧部材７，７を嵌め込んで非回転状に保持するアンダープレート３を備えたので、前記問題点を悉く解決して、大きな外力がターンテーブルに作用する工作機械用ターンテーブルブレーキ装置として大きく貢献できる発明である。また、円弧状押圧部材７，７を回転方向に動かそうとしても、円弧状押圧部材７，７の両端面７ａ，７ａがトルク受け突片部９，９の側面９ａ，９ａに当たって時計方向にも反時計方向にも（周方向に）動かない為、回転方向のガタつきがなく、バックラッシを低減でき、構造の簡素化と、機械加工の安定した高精度化を図り得る。

また、円弧状押圧部材７，７をラジアル内方へ弾発付勢する弾発部材６，６を備え、弾発部材６，６の弾発付勢力によって、円弧状押圧部材７の両端面７ａ，７ａを、トルク受け突片部９，９の側面９ａ，９ａに常時押し付けるように構成されたので、制動状態に切換わったとき、押圧部材７，７は時計方向にも反時計方向にも全く動かず、バックラッシをゼロに近い値にまで低減できる。

また、重ね合わされたトッププレート１とミドルプレート２の円環状の相互対応面に於て、内環状シール材１１と外環状シール材１２が同心状に介設され、油路１０の内周縁と外周縁を形成しているので、構造が簡素化され、部品点数も減少でき、特に、シール材１１，１２としては、固定（静止）用で十分であるので、Ｏリング等の比較的安価な汎用品を使用できる。

１ トッププレート
２ ミドルプレート
３ アンダープレート
４ バッキングプレート
５ 制動ディスク
６ 弾発部材
７ 円弧状押圧部材
７ａ 両端面
８ ピストン
９ トルク受け突片部
９ａ 側面
１０ 油路
１１ 内環状シール材
１２ 外環状シール材
１５ ワークテーブル
１６ 回転軸
２０ ピストン収納孔

Claims (3)

1. 重ね合わせた状態で円環状の油路（１０）を形成するトッププレート（１）とミドルプレート（２）を備え、上記ミドルプレート（２）に上下方向に貫設した複数のピストン収納孔（２０）に上記油路（１０）を連通連結し、上記油路（１０）の油圧により上記ピストン収納孔（２０）から下方に押出自在として各ピストン収納孔（２０）に内装されたピストン（８）を有し、
   上記ピストン（８）の下方位置に配設されワークテーブル（１５）の回転軸（１６）に固着された制動ディスク（５）に圧接自在の複数の円弧状押圧部材（７）（７）と、上記制動ディスク（５）を下方で受けるバッキングプレート（４）と、ラジアル内方突出状のトルク受け突片部（９）（９）を有し上記円弧状押圧部材（７）（７）を嵌め込んで非回転状に保持するアンダープレート（３）を備えたことを特徴とするワークテーブル用ブレーキ装置。
2. 上記円弧状押圧部材（７）（７）をラジアル内方へ弾発付勢する弾発部材（６）（６）を備え、該弾発部材（６）（６）の弾発付勢力によって、上記円弧状押圧部材（７）の両端面（７ａ）（７ａ）を、上記トルク受け突片部（９）（９）の側面（９ａ）（９ａ）に常時押し付けるように構成された請求項１記載のワークテーブル用ブレーキ装置。
3. 重ね合わされた上記トッププレート（１）と上記ミドルプレート（２）の円環状の相互対応面に於て、内環状シール材（１１）と外環状シール材（１２）が同心状に介設され、上記油路（１０）の内周縁と外周縁を形成している請求項１又は２記載のワークテーブル用ブレーキ装置。

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