JP6415224B2 - Rotary positioning device - Google Patents
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Description
本発明は回転位置決め装置に関し、特に工作機械等の回転割出しに使用する回転位置決め装置に関するものである。 The present invention relates to a rotational positioning device, and more particularly to a rotational positioning device used for rotational indexing of a machine tool or the like.
この種の回転位置決め装置には、作業時に工具から大きな荷重が付加されるため、当該荷重に耐えてワークを所定の角度位置で確実に保つことが要求される。そこで、例えば特許文献1では、位置決め時にクランプ機構で挟持されるブレーキディスクの両面の表面に、クランプ機構に対する摩擦係数を高めるための凹凸形状をショットピーニング等で形成し、かつその表面に凹凸形状を長期に維持するためにクロム等の硬質金属メッキ層を形成することによって摩擦保持力を向上させたものが提案されている。 Since this type of rotational positioning device is subjected to a large load from the tool during work, it is required to withstand the load and reliably hold the workpiece at a predetermined angular position. Therefore, in Patent Document 1, for example, a concavo-convex shape for increasing the friction coefficient with respect to the clamp mechanism is formed on both surfaces of the brake disc held by the clamp mechanism during positioning by shot peening, and the concavo-convex shape is formed on the surface. In order to maintain it for a long period of time, a material in which a friction holding force is improved by forming a hard metal plating layer such as chromium has been proposed.
しかし、上記従来の装置では、硬質金属メッキ層を形成する工程に手間を要し、コスト高になるという問題があった。 However, the above-described conventional apparatus has a problem in that the process of forming the hard metal plating layer requires time and increases the cost.
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、簡易な工程で安価に十分な摩擦保持力を発揮してワークの確実な位置決めを行うことが可能な回転位置決め装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves such problems, and an object of the present invention is to provide a rotary positioning device that can perform sufficient positioning of a workpiece by exhibiting sufficient frictional holding force at low cost with a simple process. And
上記目的を達成するために、本第1発明では、駆動モータ(2)に連結されて回転させられる出力部材(4)に一体に設けられたブレーキプレート(51)と、当該ブレーキプレート(51)に対して進退可能に設けられ、進出時に前記ブレーキプレート(51)を装置ハウジング(1)の内壁面(52)との間で挟持して摩擦抵抗によって前記出力部材(4)を位置決めするブレーキピストン(53)とを備え、前記ブレーキピストン(53)によって挟持された際に互いに接触する前記内壁面(52)、前記ブレーキプレート(51)の板面、前記ブレーキピストン(53)の端面の少なくとも一つの表面につき、予め焼入れ処理で硬化された前記表面に凹凸が形成されている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a brake plate (51) integrally provided on an output member (4) connected to the drive motor (2) and rotated, and the brake plate (51) The brake piston is provided so as to be able to advance and retreat, and clamps the brake plate (51) between the inner wall surface (52) of the device housing (1) and positions the output member (4) by frictional resistance at the time of advancement. (53), and at least one of the inner wall surface (52), the plate surface of the brake plate (51), and the end surface of the brake piston (53) that come into contact with each other when sandwiched by the brake piston (53). Concavities and convexities are formed on the surfaces that have been hardened in advance by quenching .
本第1発明においては、ブレーキピストンによって挟持された際に互いに接触する装置ハウジングの内壁面、ブレーキプレートの板面、ブレーキピストンの端面の少なくとも一つの表面に凹凸を形成して表面粗さを大きくしてあるから、互いに接触した際に十分に大きな摩擦力を生じて、外力に抗してブレーキプレート、すなわちこれと一体の出力部材の回転を確実に停止することができ、もってワークの位置決めを確実に行うことができる。また、互いに接触する装置ハウジングの内壁面等はいずれも硬度を高くしてあるから、長期の使用によっても凹凸が摩耗することは無く十分に大きな摩擦力が維持される。そして、従来のように硬質金属メッキ層を形成する必要が無いから装置の製造工程が簡易であり、装置を安価に実現することができる。 In the first invention, the surface roughness is increased by forming irregularities on at least one of the inner wall surface of the device housing, the plate surface of the brake plate, and the end surface of the brake piston that are in contact with each other when sandwiched by the brake piston. Therefore, a sufficiently large frictional force is generated when they come into contact with each other, and the rotation of the brake plate, that is, the output member integrated with the brake plate can be surely stopped against the external force, thereby positioning the workpiece. It can be done reliably. In addition, since the inner wall surfaces of the device housings that are in contact with each other have a high hardness, even when used for a long time, the unevenness is not worn and a sufficiently large frictional force is maintained. And since it is not necessary to form a hard metal plating layer like the past, the manufacturing process of an apparatus is simple and an apparatus can be implement | achieved cheaply.
本第2発明では、油圧ピストン(61)と、当該油圧ピストン(61)が開口から進入して前記ブレーキピストン(53)を作動させる油圧を生じるシリンダ(62)とを備え、前記油圧ピストン(61)の後退端では前記シリンダ(62)の開口に間隙(621)を生じて、当該間隙(621)を介して前記シリンダ(62)の内空間が油リザーバ(18)に連通するようになっている。 In the second aspect of the present invention, the hydraulic piston (61) and the cylinder (62) that generates hydraulic pressure for operating the brake piston (53) when the hydraulic piston (61) enters from the opening are provided. ), A gap (621) is formed in the opening of the cylinder (62), and the inner space of the cylinder (62) communicates with the oil reservoir (18) through the gap (621). Yes.
本第2発明においては、油圧ピストンが後退端に戻った時点で、シリンダ開口に生じた間隙を経て作動油が一時的に油リザーバから負圧となったシリンダ内に流入しても、余剰の作動油はシリンダ内から再び間隙を経て油リザーバに戻されるから、ブレーキピストン背後の油圧室内に残存油圧が生じることが避けられる。これにより、ブレーキピストンが後退端まで確実に戻されて、出力部材の自由な回転が保証される。 In the second aspect of the present invention, even when the hydraulic oil temporarily flows from the oil reservoir into the cylinder having a negative pressure through the gap generated in the cylinder opening when the hydraulic piston returns to the retracted end, the surplus Since the hydraulic oil is returned from the cylinder to the oil reservoir through a gap again, it is possible to avoid the occurrence of residual hydraulic pressure in the hydraulic chamber behind the brake piston. As a result, the brake piston is reliably returned to the retracted end, and free rotation of the output member is ensured.
本第3発明では、前記ブレーキピストン(53)の外径を前記ブレーキプレート(51)の外径とほぼ同じにして、当該ブレーキピストン(53)の端面のうち最外周部に前記ブレーキプレート(51)と接触する当接部(531)を設ける。 In the third invention, the outer diameter of the brake piston (53) is made substantially the same as the outer diameter of the brake plate (51), and the brake plate (51) is arranged on the outermost peripheral portion of the end surface of the brake piston (53). A contact portion (531) is provided.
本第3発明においては、ブレーキプレートと接触する当接部をブレーキピストンの端面の最外周部に形成したから、ブレーキプレートはその最外周部で狭圧されることになり、特に倍力機構等を設けることなく比較的小さな狭圧力で大きなブレーキトルクを得ることができる。これにより、装置の簡素化とコンパクト化が実現される。 In the third aspect of the invention, since the contact portion that contacts the brake plate is formed on the outermost peripheral portion of the end surface of the brake piston, the brake plate is narrowed at the outermost peripheral portion, particularly a booster mechanism or the like. It is possible to obtain a large brake torque with a relatively small narrow pressure without providing a. Thereby, simplification and compactness of the apparatus are realized.
本第4発明では、前記ブレーキピストン(53)の背後の油圧室(13)内に、前記ブレーキピストン(53)を前記ブレーキプレート(51)から離間させる方向へ付勢する板バネ(54)を配設する。 In the fourth invention, a leaf spring (54) for urging the brake piston (53) away from the brake plate (51) in the hydraulic chamber (13) behind the brake piston (53). Arrange.
本第4発明においては、ブレーキピストンをブレーキプレートから離間させるように付勢する板バネを、ブレーキピストン背後の油圧室内に収納したから、装置の簡素化とコンパクト化が実現される。 In the fourth aspect of the invention, the leaf spring that biases the brake piston away from the brake plate is housed in the hydraulic chamber behind the brake piston, so that the device can be simplified and made compact.
上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 The reference numerals in the parentheses indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later.
以上のように、本発明の回転位置決め装置によれば、簡易な工程で安価に十分な摩擦保持力を発揮してワークの確実な位置決めを行うことができる。 As described above, according to the rotational positioning apparatus of the present invention, it is possible to perform reliable positioning of a workpiece by exhibiting sufficient friction holding force at low cost by a simple process.
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。 The embodiment described below is merely an example, and various design improvements made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention are also included in the scope of the present invention.
図1には回転位置決め装置の全体縦断面図を示し、図2には図1のII−II線に沿った装置の横断面図を示す。装置ハウジング1の縦方向の半部11内には駆動モータたるサーボモータ2が水平に配置されており、その出力軸21はギア22,23を介して装置ハウジング1の他の半部12内の下方に水平に配置された棒状のカム部材3に連結されている。カム部材3には中間位置に螺旋状に歯形31が形成されている。カム部材3の上方には出力部材としてのタレット4が配設されている。
FIG. 1 is an overall longitudinal sectional view of the rotary positioning device, and FIG. 2 is a transverse sectional view of the device along the line II-II in FIG. A servo motor 2 as a drive motor is horizontally disposed in the
タレット4の回転軸41は筒状で(図2)、カム部材3と直交するように配置されている。タレット4の外周には等間隔で多数のローラ部材42が外周面に平行に回転可能に設けられており、タレット4の外周下辺部に位置する複数のローラ部材42がカム部材3の歯形31に係合している。上記回転軸41は回転位置決め装置の出力軸となっており、図略の機構を介してワークが固定される。サーボモータ2に回転指令が与えられるとカム部材3を介してタレット4が所定角度位置へ回転させられ、タレット4と一体の出力軸41も所定角度位置へ回転させられる。
The
所定角度位置に回転したタレット4を外力に抗して確実に位置決めするためにブレーキ機構5が設けられている。ブレーキ機構5は内周部がタレット4の側面に固定された円環状のブレーキプレート51を備えており(図3)、ブレーキプレート51の一面に近接する装置ハウジング1の隔壁には、その内壁面を構成する、ブレーキプレート51とほぼ同じ外径の円環状の受圧プレート52が固定されている。また、ブレーキプレート51の他面に近接してブレーキピストン53が位置しており、ブレーキピストン53はブレーキプレート51とほぼ同じ外径の円環状をなすとともに、装置ハウジング1内でブレーキプレート51に対し進退移動可能に保持されている。
A
ブレーキプレート51に対向するブレーキピストン53の側面(端面)は最外周部を一定幅で突出させて当接部531としてある。ここで、受圧プレート52およびブレーキピストン53は焼入れ処理によってその硬度を高くしてあり、かつ受圧プレート52のブレーキプレート51に対向する板面およびブレーキピストン53の当接部531の表面にはそれぞれショットブラスト処理によって凹凸を形成してその表面粗さを大きくしてある。なお、焼入れ処理および凹凸の形成をブレーキプレート51の片面ないし両面にも行い、あるいは受圧プレート52およびブレーキピストン53に代えてブレーキプレート51のみに行うようにしても良い。
The side surface (end surface) of the
ブレーキピストン53の背後には装置ハウジング1の内壁との間に円環状の油圧室13が形成されている。この油圧室13には後述する油圧操作機構6(図1)に通じる油供給路14が連通しており、ブレーキ機構5の作動時には油圧室13に圧油が供給されてブレーキピストン53がブレーキプレート51方向へ進出させられ、ブレーキピストン53の当接部531と受圧プレート52との間でブレーキプレート51を狭圧する。当接部531はブレーキピストン53の端面の最外周部に形成されているから、ブレーキプレート51はその最外周部で狭圧される。この結果、特に倍力機構等を設けることなく比較的小さな狭圧力で大きなブレーキトルクを得ることができ、ブレーキ機構5の簡素化とコンパクト化が実現される。
An annular
当接部531および受圧プレート52の表面は既述のように凹凸を形成して表面粗さを大きくしてあるから、ブレーキプレート51と接触した際に十分に大きな摩擦力を生じて、外力に抗してタレット4の回転を確実に停止しこれを位置決めする。また、ブレーキピストン53および受圧プレート52はいずれも硬度を高くしてあるから、長期の使用によっても凹凸の摩耗は最小限に抑えられて十分に大きな摩擦力が維持される。
Since the surfaces of the
ブレーキピストン53の背後の油圧室13内にはリング状の板バネ54が配設されている(図4)。この板バネ54はリングの複数個所が、ブレーキピストン53と装置ハウジング1の内壁を構成する部材55とに交互にねじ止め固定されて、ブレーキピストン53を常時後退方向、すなわちブレーキプレート51から離間する方向へ付勢している。これにより、油圧室13への圧油の供給が停止されるとブレーキピストン53は速やかにブレーキプレート51から離間してブレーキプレート51の狭圧状態が解消され、タレット4が回転可能となる。このように、ブレーキピストン53を後退付勢する付勢部材を板バネ54として、ブレーキピストン53背後の狭小な油圧室13内に収納したから、これによってもブレーキ機構5の簡素化とコンパクト化が実現される。
A ring-
装置ハウジング半部12内のタレット4に近い上方位置に油圧操作機構6が設けられている。油圧操作機構6の詳細を図5に示す。油圧操作機構6は、大径の基部から水平に小径のピストン部が延びる油圧ピストン61を備えており、基部611に区画されてその前後にそれぞれ空気室15,16が形成されている。ピストン部612の先端は装置ハウジング1の内壁に形成されたシリンダ62の開口に臨んでおり、シリンダ62内の空間が油供給路14を経てブレーキピストン53(図3)背後の油圧室13に連通している。
A
油圧ピストン61が後退している図5に示す状態では、シリンダ62内の空間はピストン部612先端とシリンダ62の開口周縁との間に形成された間隙621と油流通路17を経て装置ハウジング1の頂部内に形成された油リザーバ18に通じている。この油リザーバ18には作動油が貯留されるとともに大気に連通している。なお、ピストン部612が貫通する隔壁の開口内周にはピストン部612外周に接するシール部材613,614が長手方向の二箇所にそれぞれ配置されている。
In the state shown in FIG. 5 in which the
ブレーキ機構5を作動させる際には空気室15に圧空を供給する。これにより油圧ピストン61が前進させられてシリンダ62内に進入し、シリンダ62の開口が閉鎖されてシリンダ62内の油圧が上昇し、圧油が油圧室13(図3)内に供給される。これによりブレーキピストン53がブレーキプレート51方向へ進出させられて既述のようにブレーキ機構5が作動し、タレット4の回転が停止させられる。
When operating the
ブレーキ機構5の作動を解除する場合には圧空の供給を空気室15から空気室16へ切り換える。これにより油圧ピストン61が後退させられ、油圧室13内への圧油の供給が停止する。この結果、ブレーキピストン53が板バネ54のバネ力で後退させられてブレーキ機構5の作動が解除され、タレット4の回転が可能になる。油圧ピストン61が図5に示す後退端に至ると、ピストン部612の先端とシリンダ62の開口縁との間に間隙621が形成され、この間隙621を経てシリンダ62内の空間が油リザーバ18に連通してシリンダ62内が大気に戻される。
When releasing the operation of the
このような構造によれば、油圧ピストン61が後退端に戻った時点で、シリンダ62の開口縁との間に生じた間隙621を経て作動油が一時的に油リザーバ18から負圧となっているシリンダ62内に流入しても、余剰の作動油は大気圧に戻ったシリンダ62内から再び間隙を経て油リザーバ18に戻される。これにより、ブレーキピストン53背後の油圧室13内に残存油圧が生じることが避けられ、ブレーキピストン53が後退端まで確実に戻されて、ブレーキ機構5の作動が完全に解除される。なお、ピストン部612の外周に接してその長手方向の二箇所に設けられたシール部材613,614によって、作動油の漏れは確実に防止される。
According to such a structure, when the
受圧プレート等に凹凸を形成する方法はショットブラスト処理に限られず、研削等の機械加工処理、腐食等の化学的処理によって形成することができる。硬度を高くするための焼入れ処理は、塩浴処理、高周波熱処理、真空熱処理、浸炭、窒化などいかなる方法であっても良い。また超硬材などもともと硬度の高い素材で受圧プレート等を成形して、これに凹凸を形成するようにしても良い。さらに、駆動モータの回転伝達は上記実施形態のようなカム部材と出力部材たるタレット外周のローラ部材による以外に、ウォーム部材とこれに噛合する出力部材たるウォームホイールの歯形によっても良い。 The method of forming irregularities on the pressure receiving plate or the like is not limited to the shot blasting process, and can be formed by a machining process such as grinding or a chemical process such as corrosion. The quenching treatment for increasing the hardness may be any method such as salt bath treatment, high-frequency heat treatment, vacuum heat treatment, carburizing, and nitriding. Alternatively, a pressure receiving plate or the like may be formed from a material having a high hardness such as a super hard material, and irregularities may be formed on the pressure receiving plate. Furthermore, the rotation transmission of the drive motor may be transmitted by the tooth profile of the worm wheel which is the output member meshing with the worm member in addition to the cam member and the roller member on the outer periphery of the turret as the output member as in the above embodiment.
1…装置ハウジング、13…油圧室、18…油リザーバ、2…サーボモータ(駆動モータ)、3…カム部材、4…タレット(出力部材)、5…ブレーキ機構、51…ブレーキプレート、52…受圧プレート(内壁面)、53…ブレーキピストン、531…当接部、54…板バネ、6…油圧操作機構、61…油圧ピストン、62…シリンダ、621…間隙。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Device housing, 13 ... Hydraulic chamber, 18 ... Oil reservoir, 2 ... Servo motor (drive motor), 3 ... Cam member, 4 ... Turret (output member), 5 ... Brake mechanism, 51 ... Brake plate, 52 ... Pressure receiving Plate (inner wall surface), 53 ... brake piston, 531 ... contact portion, 54 ... plate spring, 6 ... hydraulic operating mechanism, 61 ... hydraulic piston, 62 ... cylinder, 621 ... gap.
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