JP5960370B1 - 回転テーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】応答性やクランプトルクを十分に保つことが可能な、ピストン方式のクランプ機構を備えた回転テーブル装置を提供する。【解決手段】固定部１１ａの開口にボルト１２を貫通させてピストン１０に設けられたボルト穴にねじ込む。固定部１１ｂにはボルト１３を貫通するための開口が設けられている。固定部１１ｂの開口にボルト１３を貫通させてリアプレート８に設けられたボルト穴にねじ込む。この構造によって、ピストン１０はシャフト１に対して回転が不可能となる。スプリングディスク１１は両固定部１１ａ，１１ｂを支持する支持部１８の弾性変形による反発力によって、ブレーキディスク９が常にアンクランプされる方向に付勢されるように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、回転テーブル装置に関する。

回転テーブル装置は、例えば数値制御装置によって制御される工作機械内に搭載され、ワークや治具などを前記回転テーブル装置の回転部に固定し、割出しや回転支持などを行うものとして用いられる。

回転テーブルにはクランプ機構が備わっている。クランプ機構は回転テーブル装置の構成要素の中では非常に重要な役割を担っている。このクランプ機構のクランプ動作速度は、工作機械におけるワークの加工のサイクルタイムに影響を及ぼし、クランプ機構の性能は加工性能に影響を与える。

一般的に、数値制御工作機械内に設置される割出し回転テーブル装置やゆりかご式回転治具のサポート回転テーブル装置には、空圧や油圧等で動作するクランプ機構が内蔵されている。前記の内蔵されているクランプ機構は、通常、空圧や油圧が加えられていない場合にクランプ、もしくはアンクランプ方向に付勢する付勢機構が設けられている。

特許第４７３２７３４号公報 特許第５０５７５６８号公報 特許第５４６８５８１号公報

回転テーブル装置に設けられる付勢機構としては、特許文献１に開示されているようなコイルばねを用いる方式が一般的である。コイルばねは組み込む際に大きな空間を取らず、小型化においては有利であるが、コイルばねを入れる空間のために作動流体の使用体積が増えてしまい、クランプ機構の応答性が損なわれる場合がある。また、コイルばねを用いた場合、ピストンの回り止めの機能を施すことが難しく、クランプトルクも十分に得られなくなるという問題がある。

こうした問題を解決するため、特許文献２においては、常時クランプ型の回転割出しテーブルにおいて、ピストン構造のクランプ機構では難しかった回転止め及び付勢機能を、ピストン方式を使わずにばね部材でブレーキディスクをクランプする構造によって達成している。しかし、特許文献２に開示される構造では基本的にバネ部材を利用して、クランプかアンクランプのどちらかを行うため、一般的なピストン構造のように両動作をエアー駆動にすることが難しい。

また、特許文献３においても弾性変形が可能なクランプ部材によって、作動流体の動作中のクランプ状態・アンクランプ状態及び作動流体の非動作中にクランプ状態の３状態のうちいずれかを選択可能なロータリテーブル装置のブレーキ構造が開示されている。しかし、特許文献３に開示される構造においてはピストン構造のように圧力室が対面していないために、エアーの流路が複雑になってしまい、動作速度に影響を与える可能性がある。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、付勢機能及び回り止め機能を簡単な構造によって達成し、かつ応答性やクランプトルクを十分に保つことが可能な、ピストン方式のクランプ機構を備えた回転テーブル装置を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、ケースと、該ケース内に回転自在に設けられ、端部に加工物や治具などを固定することが可能なシャフトと、該シャフトに対し相対回転不能に設けられたブレーキディスクと、該ブレーキディスクをクランプし該シャフトの該ケース内での回転を不可能にし、該ブレーキディスクをアンクランプし該シャフトの該ケース内での回転を可能にするクランプ機構と、を備えた回転テーブル装置において、前記クランプ機構は、作動流体によって前記ブレーキディスクをクランプする方向またはアンクランプする方向に駆動されるピストンと、前記ケースと前記ピストンとに固定され、弾性変形の復帰力によって前記ピストンを常時、前記クランプする方向または前記アンクランプする方向の何れか一方へ付勢する付勢手段と、を備えたことを特徴とする回転テーブル装置である。
請求項２に係る発明は、前記付勢手段はディスク形状のばね部材であることを特徴とする請求項１の回転テーブル装置である。

本発明により、付勢機能及び回り止め機能を簡単な構造によって達成し、かつ応答性やクランプトルクを十分に保つことが可能な、ピストン方式のクランプ機構を備えた回転テーブル装置を提供できる。

本発明の実施形態であるダイレクトドライブ駆動の回転テーブルの全体構造を示す断面図である。 本発明の実施形態であるダイレクトドライブ駆動の回転テーブルのクランプ機構を拡大した詳細断面図である（クランプ機構がクランプ時の詳細断面図）。 本発明の実施形態であるダイレクトドライブ駆動の回転テーブルのクランプ機構を拡大した詳細断面図である（クランプ機構がアンクランプ時の詳細断面図）。 本発明の実施形態である駆動機構を持たない回転テーブルの全体構造を示す断面図である。 本発明の実施形態である駆動機構を持たない回転テーブルのクランプ機構を拡大した詳細断面図である（クランプ機構がアンクランプ時の詳細断面図）。 本発明の実施形態である駆動機構を持たない回転テーブルのクランプ機構を拡大した詳細断面図である（クランプ機構がクランプ時の詳細断面図）。

以下、本発明の実施形態について図と共に説明をする。
図１にダイレクトドライブ機構を持つ、常時クランプ型の割出し回転テーブル装置の全体断面図を示す。回転テーブル装置は例えば工作機械の加工テーブル上に載置して用いられる。

シャフト１はケース２に固定されたハウジング３において主軸受４ａおよび４ｂを介して回転自由に支持されている。シャフト１を回転駆動するためのモータのステータ５ａはハウジング３に固定されており、モータのロータ５ｂはシャフト１に取り付けられており、ケース２に対しては回転自由に支持されている。その他、シャフト１の回転位置・速度を検出するためのエンコーダ６（検出側はケース２にエンコーダ盤はシャフト１に固定）、シリンダ７、リアプレート８もケース２に対して固定されている。ブレーキディスク９はシャフト１の端面と取り付け部材１９の端面とで挟持され、取り付け部材１９はボルト２０によってシャフト１に固定される。これによって、ブレーキディスク９はシャフト１に結合しており、ケース２に対して回転自由に動作する。ピストン１０はリアプレート８とシリンダ７によって構成された溝形状の中に収納されている。

図２，図３はダイレクトドライブ駆動の回転テーブルのクランプ機構の詳細断面図を示す図であり、図２はクランプ機構がクランプ時の状態を示す図であり、図３はクランプ機構がアンクランプ時の状態を示す図である。

ばね部材であるスプリングディスク１１は、固定部１１ａ、固定部１１ｂおよび、固定部１１ａと固定部１１ｂとを支持する（換言すれば、「連結する」）支持部１８から構成される。スプリングディスク１１は固定部１１ａによりピストン１０に固定され、固定部１１ｂによりリアプレート８に固定される。このことによりピストン１０がケース２に対して回転するのを防止する。

例えば、固定部１１ａにはボルト１２を貫通するための開口が設けられている。固定部１１ａの開口にボルト１２を貫通させてピストン１０に設けられたボルト穴にねじ込む。
固定部１１ｂにはボルト１３を貫通するための開口が設けられている。固定部１１ｂの開口にボルト１３を貫通させてリアプレート８に設けられたボルト穴にねじ込む。この構造によって、ピストン１０はケース２に対して回転が不可能となる。なお、スプリングディスク１１をケース２とピストン１０に固定する手段はボルトによる固定手段に限られない。溶接などの手段でもよい。

スプリングディスク１１は両固定部１１ａ，１１ｂを支持する支持部１８の弾性変形による反発力によって、ブレーキディスク９が常にクランプされる方向に付勢されるように構成されている。

ピストン１０はシール材１４ａ、１４ｂ、１４ｃを介して前記溝形状内を前後に動作することが可能になっており、圧縮空気によって移動が可能なように前記溝形状内はピストン１０を介してクランプ用の空気室１５ａとアンクランプ用の空気室１５ｂに分かれている。２つの空気室へのエアーの制御は回転テーブル内に設けられた電磁弁によって行われる。

クランプ指令が入力されると空気室１５ａに圧縮空気が流れ込み、かつ空気圧１５ｂの圧縮空気が空気室１５ｂ外へ排気される様に電磁弁（図示せず）が作動し、ピストン１０がブレーキディスク９側に動作し、ブレーキディスク９をピストン１０とケース２に固定されたクランプ部材１６のクランプ面１７によって挟持することにより、シャフト１は回転不可能な状態となる。逆にアンクランプ指令が入力されると空気室１５ｂに圧縮空気が流れ込み、かつ空気圧１５ａの圧縮空気が空気室１５ａ外へ排気される様に電磁弁が作動し、ピストン１０が逆方向に動くことによりブレーキディスク９がピストン１０及びクランプ面１７から開放され、シャフト１が回転自由な状態となる。

場合によっては、スプリングディスク１１は両固定部１１ａ，１１ｂを支持する支持部１８の弾性変形による反発力によって、ブレーキディスク９が常にアンクランプされる方向に付勢されるように構成されてもよい。この場合、圧縮空気の供給が無い状況ではブレーキディスク９は常にアンクランプされ、シャフト１は回転可能な状態となる。

なお、本発明の上記の実施形態の説明では、ダイレクトドライブ機構の回転テーブルとしたが、別の駆動機構（ウォームギア構造等）の回転テーブルにも適用できる。また、駆動機構を持たない回転テーブル装置にも適用できる。

次に駆動機構を持たない常時アンクランプ型の回転テーブル（ゆりかご式回転治具のサポート回転テーブル）の全体断面図を図４に示す。まずシャフト１はケース２に固定されたハウジング３において主軸受４ａおよび主軸受４ｂを介して回転自由に支持されている。リアプレート８もハウジング３に固定をされている。ブレーキディスク９はシャフト１に結合しており、ケースに対して回転自由に動作する。ピストン１０はリアプレート８とハウジング３によって構成された溝形状の中に設けられている。

図５，図６は本発明の実施形態である駆動機構を持たない回転テーブルのクランプ機構を拡大した詳細断面図であり、図５はクランプ機構がアンクランプ時の詳細断面図であり、図６はクランプ機構がクランプ時の詳細断面図である。

ばね部材のスプリングディスク１１の固定部１１ａ及び固定部１１ｂがそれぞれピストン１０及びリアプレート８に固定されており、このことによりピストン１０はシャフト１に対し回転が不可能となる。スプリングディスク１１は両固定部１１ａ及び１１ｂを支持する支持部１８の弾性変形による反発力によってブレーキディスク９が常にアンクランプされる方向に付勢される様に構成されている。

ピストン１０はシール材１４ａ，１４ｂを介して前記溝形状内を前後に動作することが可能になっており、圧縮空気によって移動が可能なように前記溝形状内にはピストン１０を介してクランプ用の空気室１５ａが設けられている。空気室１５ａへのエアーの制御は別途回転テーブル装置外に設けられた電磁弁等によって行われる。

クランプ指令が入力されると空気室１５ａに圧縮空気が流れ込む様に電磁弁が作動し、ピストン１０がブレーキディスク９側に動作し、ブレーキディスク９をピストン１０とハウジング３のクランプ面１７によって挟持することにより、シャフト１は回転不可能な状態となる。逆にアンクランプ指令が入力されると空気室１５ａの圧縮空気が空気室１５ａ外へ排気される様に電磁弁が作動し、スプリングディスク１１の弾性変形による付勢効果によってピストン１０が逆方向に動き、ブレーキディスク９がピストン１０及びクランプ面１７から開放され、シャフト１が回転自由な状態となる。また、圧縮空気の供給が無い状況では上記のスプリングディスク１１の構成によりブレーキディスク９は常にアンクランプされ、シャフト１は回転可能な状態となる。

本発明の上述した２つの実施形態では、スプリングディスク１１は中心にシャフト１が貫通する貫通穴を有する、一定厚みの板形状（ディスク形状）としたが、条件を満たしていれば厚みが一定で無くてもよい。また、一枚の板形状でなくても良く、分割されていてもよい。

本発明により、割出し回転テーブルやゆりかご式回転治具のサポート回転テーブルのクランプ機構はこれまでと同様のピストン方式のクランプ機構でありながら回り止め及び付勢機能を持ち、なおかつ応答性やクランプトルクを十分に保つことが可能となる。

１ シャフト
２ ケース
３ ハウジング
４ａ，４ｂ 主軸受
５ａ ステータ
５ｂ ロータ
６ エンコーダ
７ シリンダ
８ リアプレート
９ ブレーキディスク
１０ ピストン
１１ スプリングディスク
１１ａ 固定部
１１ｂ 固定部
１２ ボルト
１３ ボルト
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ シール部材
１５ａ，１５ｂ 空気室
１６ クランプ部材
１７ クランプ面
１８ 支持部
１９ 取り付け部材
２０ ボルト

Claims (2)

1. ケースと、該ケース内に回転自在に設けられ、端部に加工物や治具などを固定することが可能なシャフトと、該シャフトに対し相対回転不能に設けられたブレーキディスクと、該ブレーキディスクをクランプし該シャフトの該ケース内での回転を不可能にし、該ブレーキディスクをアンクランプし該シャフトの該ケース内での回転を可能にするクランプ機構と、を備えた回転テーブル装置において、
   前記クランプ機構は、
   作動流体によって前記ブレーキディスクをクランプする方向またはアンクランプする方向に駆動されるピストンと、
   前記ケースと前記ピストンとに固定され、弾性変形の復帰力によって前記ピストンを常時、前記クランプする方向または前記アンクランプする方向の何れか一方へ付勢する付勢手段と、
   を備えたことを特徴とする回転テーブル装置。
2. 前記付勢手段はディスク形状のばね部材であることを特徴とする請求項１の回転テーブル装置。

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