JP6201604B2 - 揺動テーブル装置及び円弧加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、揺動テーブル装置及び円弧加工装置に関し、特に、円弧形状の加工を処理するためにワークを揺動させる揺動テーブル装置及び該揺動テーブル装置を備えた円弧加工装置に関する。

円形状を有する部品や環状（リング状）に組み付けられる部品の面取りや表面仕上げ等の加工（例えば、研削加工や研磨加工）を行う場合、例えば、特許文献１に記載されたように、回転テーブルの周囲に円弧研削・研磨可能な加工装置を配置して、回転テーブル上に配置されたワークを回転させながら順に加工する方法が既に知られている。また、多数の同部品の円弧研削・研磨を行う場合には、回転テーブル上に複数のワークを載置して、回転テーブルの周囲に配置された一台の加工装置により順に加工することも一般に行われている。

特開２０１０−２０７９４９号公報

しかしながら、ワークを一連の流れ作業で加工するラインでは、回転テーブル上に複数のワークを載置して加工する場合、流れ作業を中断してワークを回転テーブル上に載せ替える作業が発生し、無駄な待ち時間が発生してしまうという問題があった。また、特許文献１のように、回転テーブルの周囲に複数の加工装置を配置した場合には、加工装置どうしが干渉しないように動作をプログラミングしなければならず、セッティングに時間を要するという問題があった。

また、回転テーブル上に一つのワークを載置して個別に加工する方法も考えられるが、必要な円弧部分の加工量に対して回転テーブルによりワークを一周させる距離の方が長く、無駄な作業時間が発生してしまうという問題もあった。

本発明は、上述した問題点を鑑みて創案されたものであり、作業効率の向上を図ることができる、揺動テーブル装置及び円弧加工装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、表面にワークを配置した状態で揺動軸を中心に揺動可能な揺動テーブルと、該揺動テーブルを揺動させる駆動手段と、前記揺動テーブルを揺動可能に支持するとともに前記駆動手段を収容する支持台と、を備え、前記揺動テーブルは、裏面に前記揺動軸の径方向に延伸するように配置されたガイド部材を有し、前記駆動手段は、前記ガイド部材に沿って移動可能なスライダと、該スライダに接続されたクランク軸と、該クランク軸を回動させる駆動モータと、を有し、前記クランク軸は、前記揺動軸からの位置を調整可能なスライドテーブルに配置されている、ことを特徴とする揺動テーブル装置が提供される。

また、本発明によれば、表面にワークを配置した状態で揺動軸を中心に揺動可能な揺動テーブルと、該揺動テーブルを揺動させる駆動手段と、前記揺動テーブルを揺動可能に支持するとともに前記駆動手段を収容する支持台と、を備え、前記揺動テーブルは、裏面に前記揺動軸の径方向に延伸するように配置されたガイド部材を有し、前記駆動手段は、前記ガイド部材に沿って移動可能なスライダと、該スライダに接続されたクランク軸と、該クランク軸を回動させる駆動モータと、を有し、前記クランク軸は、前記揺動軸からの位置を調整可能なスライドテーブルに配置されている揺動テーブル装置と、該揺動テーブル装置に隣接して配置され前記揺動テーブル上のワークを加工する加工装置と、を備えたことを特徴とする円弧加工装置が提供される。

また、前記スライドテーブルの移動方向の前後に配置され伸縮可能なスライドカバーを有していてもよい。

上述した本発明に係る揺動テーブル装置及び円弧加工装置によれば、ワークに対して円弧形状の研削や研磨等の加工を行う場合に、揺動テーブルを揺動させることによってワークを円弧状に移動させることができる。したがって、一つの揺動テーブルに一つのワークを配置して個別に加工することができ、無駄な待ち時間や作業時間を低減することができ、加工装置どうしの干渉を考慮する必要もなく、作業効率の向上を図ることができる。

本発明の実施形態に係る揺動テーブル装置の断面図である。 図１に示した揺動テーブル装置を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は平面図、である。 揺動テーブルの外側カバー及び内側カバーを示す斜視図である。 揺動角が大きい場合の揺動テーブルの動作を示す図であり、（ａ）は初期状態、（ｂ）は揺動状態、を示している。 揺動角が小さい場合の揺動テーブルの動作を示す図であり、（ａ）は初期状態、（ｂ）は揺動状態、を示している。 本発明の実施形態に係る円弧加工装置の正面図である。

以下、本発明の実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係る揺動テーブル装置の断面図である。図２は、図１に示した揺動テーブル装置を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は平面図、である。図３は、揺動テーブルの外側カバー及び内側カバーを示す斜視図である。

本発明の実施形態に係る揺動テーブル装置１は、図１〜図３に示したように、表面にワークを配置した状態で揺動軸２１を中心に揺動可能な揺動テーブル２と、揺動テーブル２を揺動させる駆動手段３と、揺動テーブル２を揺動可能に支持するとともに駆動手段３を収容する支持台４と、を備え、揺動テーブル２は、裏面に揺動軸２１の径方向に延伸するように配置されたガイド部材２２を有し、駆動手段３は、ガイド部材２２に沿って移動可能なスライダ３１と、スライダ３１に接続されたクランク軸３２と、クランク軸３２を回動させる駆動モータ３３と、を有している。

支持台４は、略箱形状を有し、例えば、内部に駆動モータ３３を収容する第一凹部４１と、クランク軸３２を収容する第二凹部４２と、揺動軸２１を支持する第一上面部４３と、揺動テーブル２の先端部を支持する第二上面部４４と、を有し、第一上面部４３と第二上面部４４との間には揺動テーブル２とクランク軸３２とを接続するための開口部４５が形成されている。また、底部には床面や定盤に支持台４を固定するためのフランジ部４６が形成されていてもよい。

第一上面部４３には、揺動軸２１が軸受けを介して回動可能に配置されている。また、第二上面部４４には、図１及び図２（ｂ）に示したように、揺動テーブル２の端部を揺動可能に支持する円弧形状のガイドレール４７が配置されている。

揺動テーブル２は、加工対象のワークを固定可能な面を有しており、揺動軸２１の径方向に長い略平板形状を有している。揺動テーブル２の一端に揺動軸２１が配置されており、他端（先端）の裏面にガイドレール４７上を移動可能な揺動スライダ２３が配置されている。揺動スライダ２３が配置される部分の揺動テーブル２の先端部は、自重を支持することができる程度の強度を有していれば、図示したように中間部よりも幅狭に形成してもよい。かかる構成により、揺動テーブル２は、揺動軸２１を中心にガイドレール４７上を往復動し、揺動される。なお、ガイドレール４７と揺動スライダ２３との案内機構は、第二上面部４４上を走行可能な車輪に置換してもよい。

また、揺動テーブル２の裏面には、揺動軸２１側から先端部に向かって直線状に配列された一対のガイド部材２２が配置されている。なお、ガイド部材２２は、一対に限定されるものではなく、ガイド部材２２に係合するスライダ３１との組み合わせによって、一本であってもよいし、三本以上であってもよい。

駆動手段３は、揺動テーブル２を揺動させる動力源である。駆動手段３は、例えば、動力源を構成する駆動モータ３３と、駆動モータ３３の回転速度を減じてトルクを増大させる減速機３４と、減速機３４の先端に接続されたクランク軸３２と、クランク軸３２の偏心軸に接続されたスライダ３１と、を有している。図１では、減速機３４の構成を簡略化して図示している。減速機３４は、例えば、駆動モータ３３の出力方向を９０°変更させる傘歯車（図示せず）を有していてもよい。なお、駆動モータ３３及び減速機３４の構成は、図示したものに限定されず、支持台４に収容可能な範囲で配置や構成を任意に変更することができる。

クランク軸３２は、減速機３４の回転軸に接続されたクランクジャーナル３２ａと、クランクジャーナル３２ａと偏心した位置に回転可能に配置されるクランクピン３２ｂと、クランクジャーナル３２ａとクランクピン３２ｂとを連結するクランクアーム３２ｃと、を有している。したがって、駆動モータ３３を作動させると、減速機３４を介してクランクジャーナル３２ａが回転し、クランクピン３２ｂがクランクジャーナル３２ａを中心にして回転することとなる。

クランクピン３２ｂの先端には、スライダ３１が接続されている。クランクピン３２ｂは、クランクアーム３２ｃ及びスライダ３１の両方に対して回転可能に接続されている。スライダ３１は、例えば、ガイド部材２２に係合し、ガイド部材２２に沿って移動可能な車輪３１ａを有していてもよい。スライダ３１は、例えば、図２に示したように、一対のガイド部材２２のそれぞれに係合可能な車輪３１ａと、車輪３１ａを回転可能に支持する本体３１ｂと、により構成される。なお、スライダ３１の構成は、図示したものに限定されず、例えば、車輪３１ａを省略してもよいし、一対のガイド部材２２の対峙する内面に係合する構成であってもよいし、一本のガイド部材に移動可能に係合する構成であってもよい。

かかる構成によれば、駆動手段３によりクランク軸３２を回転させると、スライダ３１は、クランクジャーナル３２ａを中心に回転することとなる。したがって、その回転力によって、スライダ３１はガイド部材２２を押圧し、揺動テーブル２を揺動軸２１中心に回動させることができる。

また、クランク軸３２は、揺動軸２１からの位置を調整可能なスライドテーブル５に配置されている。スライドテーブル５は、例えば、揺動軸２１に対して接近又は離隔させるためのボールねじ５１を有している。ボールねじ５１の一端には駆動モータ５２が接続されており、駆動モータ５２を作動させることによってボールねじ５１を回転させ、それに伴ってスライドテーブル５が軸心方向に移動される。また、スライドテーブル５の両側部にはスライドガイド５３が配置されている。

また、スライドテーブル５は、支持台４の第二凹部４２内に配置された支持板４８上に支持されており、支持板４８の両側部にはスライドガイド５３を案内するためのガイドレール４８ａが配置されている。支持板４８には、ボールねじ５１及び駆動モータ５２も支持される。

図示した実施形態では、スライドテーブル５は、支持台４の第二凹部４２内に配置しているが、第一凹部４１内に配置するようにしてもよい。この場合、スライドテーブル５は、駆動モータ３３及び減速機３４に接続され、支持台４の底部に沿って移動される。

揺動テーブル装置１には、上述したように上面に開口部４５が形成されていることから、例えば、ワークの加工時に加工処理液や洗浄液等が散布される場合には、駆動手段３の腐食や駆動部分にスラッジや切粉等が侵入して摩耗や故障の原因となる可能性がある。そこで、スライドテーブル５の移動方向の前後には、伸縮可能なスライドカバー５４が配置されていることが好ましい。

スライドカバー５４は、例えば、一端がスライドテーブル５の側面に接続されており、他端が支持台４に接続されており、スライドテーブル５の移動に伴って伸縮可能に構成されている。具体的には、蛇腹式やシャッター式のスライドカバー５４が配置される。なお、スライドカバー５４の両側部は、図２（ａ）に示したように、スライドカバー５４の移動を案内するとともに支持台４との隙間を狭くするための断面コ字状の補助ガイド４ｃに挿通されていてもよい。

また、支持台４の開口部４５に上部カバー４９を配置するようにしてもよい。上部カバー４９は、両端が支持台４に接続されるとともに、クランク軸３２と干渉しないように開口部４９ａが形成されている。かかる上部カバー４９を配置することにより、クランク軸３２やボールねじ５１にかかる加工処理液や洗浄液等の分量を低減することができる。

また、支持台４は、揺動テーブル２の端部表面を覆うとともにガイドレール４７の外側に配置された円弧形状の外側カバー６と、揺動テーブル２の中間部を貫通するとともにガイドレール４７の内側に配置された円弧形状の内側カバー７と、を有している。ここで、図３は、揺動テーブル２の先端部、外側カバー６及び内側カバー７の位置関係を示す部分斜視図であり、支持台４及びガイドレール４７の図を省略してある。支持台４の上面部の両側部には側壁４ａ，４ｂが配置されている。図２（ａ）に示したように、外側カバー６及び内側カバー７の両端部は、それぞれ側壁４ａ，４ｂに接続され支持されている。なお、外側カバー６は、側壁４ａ，４ｂではなく、第二上面部４４に固定するようにしてもよい。

揺動テーブル２は、支持台４上のガイドレール４７に沿って揺動する構成であるところ、このガイドレール４７と揺動テーブル２の裏面に配置された揺動スライダ２３との隙間にスラッジや切粉が侵入した場合には、摺動部分が摩耗し、不安定動作や故障の原因となってしまう。そこで、揺動テーブル２の先端部の端面及び表面を覆う外側カバー６を配置することにより、揺動テーブル２の外側から侵入する異物（スラッジ、切粉、これらを含む加工処理液や洗浄液等）を低減している。

また、ガイドレール４７の内側を覆う内側カバー７を配置することにより、揺動テーブル２の内側から侵入する異物（スラッジ、切粉、これらを含む加工処理液や洗浄液等）を低減している。図１及び図３に示したように、内側カバー７を配置した場合、揺動テーブル２との干渉を生じることとなる。そこで、揺動テーブル２の先端部には、内側カバー７を挿通するための略Ｌ字形状の開口部２４が形成されている。

外側カバー６及び内側カバー７は、断面略Ｌ字形状を有しており、ガイドレール４７の上方部で互いに折り重なるように配置される。このように、ガイドレール４７と揺動スライダ２３との摺動部分を、外側及び内側の両方から外側カバー６及び内側カバー７により覆い被せることにより、異物の侵入を効果的に抑制することができる。

また、摺動部分の上方に位置する内側カバー７の屋根部分は、内側に向かって下るように傾斜させてもよい。このように、内側カバー７の屋根部分を傾斜させることにより、外側カバー６と内側カバー７との隙間に、加工処理液や洗浄液等が入り込んだ場合であっても、重力によって内側に流し落とすことができ、摺動部分への異物の侵入を効果的に抑制することができる。同様に、外側カバー６の屋根部分についても、外側に向かって下るように傾斜させてもよい。

次に、揺動テーブル２の揺動角θの調整方法について、図４及び図５を参照しつつ説明する。ここで、図４は、揺動角が大きい場合の揺動テーブルの動作を示す図であり、（ａ）は初期状態、（ｂ）は揺動状態、を示している。図５は、揺動角が小さい場合の揺動テーブルの動作を示す図であり、（ａ）は初期状態、（ｂ）は揺動状態、を示している。なお、各図において、説明の便宜上、外側カバー６及び内側カバー７の図を省略してある。

図４（ａ）に示したように、揺動テーブル２が中央部分で停止した状態を初期状態とする。そして、揺動角θを大きくしたい場合には、スライドテーブル５を揺動軸２１に接近させるように移動させる（図の矢印方向）。ここでは、揺動角が最大値θmaxを示すように、スライドテーブル５を揺動軸２１に最も接近させた状態を図示している。

図４（ｂ）に示したように、この状態で、駆動手段３を作動させると、クランク軸３２が回動し、クランクピン３２ｂをクランクジャーナル３２ａの中心に回動させることができる。このクランク軸３２の回動により、スライダ３１をガイド部材２２に沿って移動させることによって、揺動テーブル２が揺動軸２１を中心に回動することとなる。そして、駆動モータ３３を逆回転させて、クランク軸３２を反対方向に回動させることにより、揺動テーブル２を反対方向に揺動させることができる。

以後、駆動モータ３３の出力を定期的に反転させることにより、クランク軸３２を反復回動させて、揺動テーブル２を反復揺動させる。なお、クランク軸３２と、揺動テーブル２との係合構造を工夫することにより、駆動モータ３３の出力を反転させずに、同一方向に回転させ続けたまま、揺動テーブル２を反復揺動させるようにしてもよい。

図５（ａ）に示したように、揺動角θを小さくしたい場合には、初期状態において、スライドテーブル５を揺動軸２１から離隔させるように移動させる（図の矢印方向）。ここでは、揺動角が最小値θminを示すように、スライドテーブル５を揺動軸２１に最も離隔させた状態を図示している。

図５（ｂ）に示したように、この状態で、駆動手段３を作動させると、クランク軸３２が回動し、クランクピン３２ｂをクランクジャーナル３２ａの中心に回動させることができる。このクランク軸３２の回動により、スライダ３１をガイド部材２２に沿って移動させることによって、揺動テーブル２が揺動軸２１を中心に回動することとなる。そして、駆動モータ３３を逆回転させて、クランク軸３２を反対方向に回動させることにより、揺動テーブル２を反対方向に揺動させることができる。

上述した実施形態では、クランクアーム３２ｃの長さ、すなわち、クランクピン３２ｂとクランクジャーナル３２ａとの距離が常に一定であることから、クランク軸３２を回動させた場合に、揺動テーブル２の揺動角θが最も大きくなるのは、クランクピン３２ｂとクランクジャーナル３２ａとを結ぶ直線とがガイド部材２２に対して垂直に交差する場合である。

ここで、揺動軸２１の中心からクランクジャーナル３２ａの中心までの距離をＬとし、クランクピン３２ｂの中心からクランクジャーナル３２ａの中心までの距離をＣとすれば、Ｓｉｎθ＝Ｃ／Ｌの関係が成り立つ。いま、距離Ｃは一定であることから、距離Ｌを小さくすれば揺動角θは大きくなり、距離Ｌを大きくすれば揺動角θは小さくなる。

なお、上述した実施形態では、クランクピン３２ｂの中心からクランクジャーナル３２ａの中心までの距離Ｃを不変に構成しているが、この距離Ｃを任意に調整可能に構成し、距離Ｌに加えて距離Ｃも調整することによって揺動角θを調整するようにしてもよい。

最後に、上述した揺動テーブル装置１を備えた円弧加工装置１０について、図６を参照しつつ説明する。ここで、図６は、本発明の実施形態に係る円弧加工装置の正面図である。なお、上述した実施形態と同じ構成部品については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

本実施形態に係る円弧加工装置１０は、図１〜図５に示した揺動テーブル装置１と、揺動テーブル装置１に隣接して配置され揺動テーブル２上のワークＷを加工する加工装置１１と、を備えている。ワークＷは、例えば、円形状を有する部品や環状（リング状）に組み付けられる部品であり、揺動テーブル２上に固定治具（図示せず）により固定される。

加工装置１１は、例えば、ワークＷの面取り、表面仕上げ等の研削加工や研磨加工等を行う装置である。加工装置１１は、ワークＷを加工する工具１２と、工具１２を支持するとともに工具１２の位置を調整可能な支持アーム１３と、工具１２や支持アーム１３に動力を付与する動力源や制御盤等を有する本体部１４と、を有している。

図示した加工装置１１の構成は、単なる一例であり、かかる構成に限定されるものではない。例えば、揺動テーブル２の長手方向の側面部に加工装置１１を配置してもよいし、揺動テーブル装置１を跨ぐように配置される門型の加工装置１１であってもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されず、例えば、揺動テーブル２を水平方向ではなく傾斜面に沿って又は鉛直方向に揺動させるようにしてもよい等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ 揺動テーブル装置
２ 揺動テーブル
３ 駆動手段
４ 支持台
４ａ，４ｂ 側壁
４ｃ 補助ガイド
５ スライドテーブル
６ 外側カバー
７ 内側カバー
１０ 円弧加工装置
１１ 加工装置
１２ 工具
１３ 支持アーム
１４ 本体部
２１ 揺動軸
２２ ガイド部材
２３ 揺動スライダ
２４ 開口部
３１ スライダ
３１ａ 車輪
３１ｂ 本体
３２ クランク軸
３２ａ クランクジャーナル
３２ｂ クランクピン
３２ｃ クランクアーム
３３ 駆動モータ
３４ 減速機
４１ 第一凹部
４２ 第二凹部
４３ 第一上面部
４４ 第二上面部
４５ 開口部
４６ フランジ部
４７ ガイドレール
４８ 支持板
４８ａ ガイドレール
４９ 上部カバー
４９ａ 開口部
５１ ボールねじ
５２ 駆動モータ
５３ スライドガイド
５４ スライドカバー

Claims (3)

1. 表面にワークを配置した状態で揺動軸を中心に揺動可能な揺動テーブルと、
   該揺動テーブルを揺動させる駆動手段と、
   前記揺動テーブルを揺動可能に支持するとともに前記駆動手段を収容する支持台と、を備え、
   前記揺動テーブルは、裏面に前記揺動軸の径方向に延伸するように配置されたガイド部材を有し、
   前記駆動手段は、前記ガイド部材に沿って移動可能なスライダと、該スライダに接続されたクランク軸と、該クランク軸を回動させる駆動モータと、を有し、
   前記クランク軸は、前記揺動軸からの位置を調整可能なスライドテーブルに配置されている、
   ことを特徴とする揺動テーブル装置。
2. 前記スライドテーブルの移動方向の前後に配置され伸縮可能なスライドカバーを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の揺動テーブル装置。
3. 請求項１又は２に記載の揺動テーブル装置と、該揺動テーブル装置に隣接して配置され前記揺動テーブル上のワークを加工する加工装置と、を備えたことを特徴とする円弧加工装置。