JP7093865B1 - 円テーブル用ベアリングアッセンブリおよび円テーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組立効率が良く、円テーブルのガタツキおよび振動を解消できる円テーブル装置のベアリング構造を提供する。【解決手段】円テーブル用ベアリングアッセンブリ２０は、表面側に設けられるフランジ部１３および裏面側へ突出する軸部１２を有する円テーブル部材１１と、軸部１２が通される環状のアウタレース４１と、軸部１２の裏面側に着脱可能に固定されるフランジ状の蓋部材２１と、フランジ部１３およびアウタレース４１の間に設けられる第１スラストベアリングの中空転動体４５と、アウタレース４１および蓋部材２１の間に設けられる第２スラストベアリングの中実転動体４６と、軸部１２およびアウタレース４１の間に設けられるラジアルベアリングのラジアル転動体４７とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、円テーブル装置の円テーブルを回転自在に支持するベアリング構造に関する。

円テーブル装置として従来、例えば特開２００２－０１８６７９号公報（特許文献１）に記載されるものが知られている。特許文献１に記載される装置では、円テーブルの回転軸が、クロスローラ軸受及びニードル軸受を介して、装置本体に回転自在に支持される。特許文献１によれば、円テーブルに作用するアキシャル荷重およびラジアル荷重をこれらの軸受で安定して受けることができる。

特開２００２－０１８６７９号公報

上記従来の円テーブルにあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。つまり円テーブルの表面に直交するように長く延びる回転軸において、円テーブル表面に近いほうの表面側端部に軸受が配置されるとともに、円テーブルから遠いほうの裏面側端部にも軸受が配置されることから、円テーブル装置の製造過程において組立工数が複雑になり、製造効率において改善の余地がある。

また、円テーブル表面にチャッキングされたワークに工具の刃を当てて切削する際、ワークの形状、刃の形状、およびツールパスの如何によっては、円テーブルにガタツキおよび振動が発生する虞がある。このため円テーブルのガタツキおよび振動を解消し、摺動抵抗を低減して摩耗を少なくし、長期の使用期間に亘って高い精度を維持したいというユーザーニーズがある。

本発明は、上述の実情に鑑み、従来よりも改良された円テーブル装置を提供することを目的とする。

この目的のため本発明による円テーブル用ベアリングアッセンブリは、円テーブルの表面側に設けられるフランジ部およびこのフランジ部から円テーブルの裏面側へ突出する軸部を有する円テーブル部材と、フランジ部の外径よりも小さな内径の中心孔を有し中心孔に円テーブル部材の軸部が通される環状のアウタレースと、軸部の裏面側に着脱可能に固定される部材であって、アウタレースの中心孔の内径よりも大きな外径を有するフランジ状の蓋部材と、円テーブル部材のフランジ部およびアウタレースの間に設けられる第１スラストベアリングと、アウタレースおよび蓋部材の間に設けられる第２スラストベアリングと、軸部およびアウタレースの間に設けられるラジアルベアリングとを備え、第１スラストベアリングは円テーブル部材のフランジ部の裏面およびアウタレースの表側端面に転がり接触する多数の中空転動体を有し、第２スラストベアリングはアウタレースの裏側端面および蓋部材の表側端面に転がり接触する多数の中実転動体を有し、ラジアルベアリングは円テーブル部材の軸部の外周面およびアウタレースの中心孔の内周面に転がり接触する多数のラジアル転動体を有する。

かかる本発明によれば、非回転部材のアウタレースの周囲に３種類のベアリングが隣接配置されることから、複数のベアリングが集約されてひとまとまりのアッセンブリにされて、円テーブル装置の組立を効率良く行うことができる。また中空転動体にプリロードを与えることにより、円テーブル部材のガタツキおよび振動が解消する。

本発明の一局面として、軸部および蓋部材の間に介在して円テーブル部材のフランジ部から蓋部材までの軸線方向寸法を調整して第１スラストベアリングのプリロードを調整するプリロード調整部をさらに備える。かかる局面によれば、プリロードを最適な値に容易に調整することができる。

本発明の好ましい局面として、蓋部材は円テーブル部材の軸部に形成される雌ねじ穴に螺合するボルトによって、この軸部の裏面側に脱着可能に固定される。かかる局面によれば、ボルトを回すことにより蓋部材をテーブル部材に容易に着脱することができる。

本発明のさらに好ましい局面として、第１スラストベアリングの中空転動体、第２スラストベアリングの中実転動体、およびラジアルベアリングのラジアル転動体のうち少なくとも一はころである。かかる局面によれば、ベアリングの荷重容量を大きくすることができる。他の局面としてベアリングの転動体はころ以外のローラである。

本発明の円テーブル装置は、上述した円テーブル用ベアリングアッセンブリを具備する。かかる局面によれば、円テーブル装置を効率よく組み立てることができる。

このように本発明によれば、円テーブル装置のガタツキおよび振動を解消することができる。また複数のベアリングがアッセンブリ化され、円テーブル装置の組立が容易になり、製造効率が向上する。

本発明の一実施形態になる円テーブル装置を示す縦断面図である。 本発明の変形例になる円テーブル用ベアリングアッセンブリを示す断面図である。 円テーブル部材を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態になる円テーブル装置を示す縦断面図であり、円テーブル部材の回転中心になる軸線Ｏを含む平面で円テーブル装置を切断した断面を表す。図３は、円テーブル部材を示す平面図であり、テーブル表側からみた状態を表す。円テーブル装置１０は、円テーブル部材１１と、蓋部材２１と、ウォームホイール３１と、アウタレース４１と、ウォームギヤ５１と、円テーブル本体６１とを備える。

まず回転体について説明する。円テーブル部材１１は、円テーブル部材１１の中心を表す軸線Ｏ回りに回転可能であり、軸線Ｏと同軸に配置される軸部１２およびフランジ部１３を有する。フランジ部１３は、軸部１２の一方端と一体結合し、フランジ部１３の一方端面をテーブル表面１３ｂという。またフランジ部１３の一方端面をテーブル裏面１３ｃという。テーブル裏面１３ｃは環状平面であり、軸部１２を囲繞する。以下の説明において、軸線Ｏ方向一方（テーブル表面１３ｂ側）を表側、表面側ともいい、軸線Ｏ方向他方（テーブル表面１３ｂと反対側）を裏側、裏面側ともいう。

軸部１２は環状平面であるテーブル裏面１３ｃから突出して延びる。フランジ部１３から離れている軸部１２の裏面側には、蓋部材２１が着脱可能に取付固定される。蓋部材２１は、軸部１２から外径側に広がるフランジ状であり、フランジ部１３との間に環状空間を区画する。そして蓋部材２１は、軸部１２と接続する表側端面２２を、環状平面にされる。なお軸部１２の裏面側外径縁には、裏側に指向する平坦な環状面１２ｃが形成される。環状面１２ｃには、シム１４と、蓋部材２１と、ウォームホイール３１がこの順序で積層的に配置固定される。かかる固定は、裏側からボルト１５がウォームホイール３１と蓋部材２１とシム１４を貫通し、軸部１２に形成される雌ねじ穴に螺合することにより行われる。なおボルト１５を緩めることにより、ウォームホイール３１と蓋部材２１とシム１４は円テーブル部材１１から取り外し可能である。シム１４は薄板であり、シム１４自身の厚み寸法を交換・調整することで、後述のプリロードが調整される。

本実施形態では、シム１４と蓋部材２１とウォームホイール３１が環状に形成される。軸部１２は、環状面１２ｃを超えて裏側へさらに延びる延設部１２ｄを含む。延設部１２ｄは、シム１４の中心孔と、蓋部材２１の中心孔と、ウォームホイール３１の中心孔を順次貫通し、ウォームホイール３１から裏側へ突出する。

ウォームホイール３１よりも裏側には、円テーブル部材１１を回転不能に固定するクランプ機構（図略）が設けられる。

円テーブル部材１１は中空の円筒形状にされる。かかる中空開口１６は、軸部１２およびフランジ部１３を貫通して軸線Ｏと同軸に延びる。図示はしなかったが中空開口１６には、円テーブル本体６１からテーブル表面１３ｂへ油圧を供給するロータリジョイント等が設置される。

次に固定体について説明する。アウタレース４１は、軸線Ｏ方向に互いに離れて同軸配置されるフランジ部１３と蓋部材２１の間に配置される環状部材である。アウタレース４１の中心孔には軸部１２が通される。この中心孔の内径は、フランジ部１３の外径および蓋部材２１の外径よりも小さいことから、円テーブル部材１１は蓋部材２１によってアウタレース４１から抜け止めされている。アウタレース４１の外径縁部はボルト４８で円テーブル本体６１に取付固定される。

円テーブル本体６１は、ウォームギヤ５１を回転自在に支持する。ウォームギヤ５１はウォームホイール３１と噛合し、ウォームホイール３１に回転を伝達する。これにより円テーブル部材１１および蓋部材２１は、ウォームホイール３１とともに、軸線Ｏを中心として回転する。円テーブル部材１１および蓋部材２１を回転自在に支持するために、これら部材およびアウタレース４１間には、３つのベアリングが設けられる。具体的には、軸線Ｏ方向に開いたフランジ部１３とアウタレース４１の隙間に第１スラストベアリングが設けられ、軸線Ｏ方向に開いた蓋部材２１とアウタレース４１の隙間に第２スラストベアリングが設けられ、軸線Ｏを中心とする半径方向に開いた軸部１２とアウタレース４１の隙間にラジアルベアリングが設けられる。

アウタレース４１は、フランジ部１３のテーブル裏面１３ｃと対向する表側端面４３、および蓋部材２１の表側端面２２と対向する裏側端面４４を有する。表側端面４３および裏側端面４４はそれぞれ、アウタレース４１の内径縁に位置する環状平面である。第１スラストベアリングは、フランジ部１３のテーブル裏面１３ｃおよびアウタレース４１の表側端面４３に転がり接触する多数の中空転動体４５を有する。本実施形態の中空転動体４５は外周面および一端面を備える中空シリンダ形状のローラであったり、あるいは、外周面を備える両端開口のパイプ形状のローラであったりする。

また第１スラストベアリングは、リテーナ（図３のリテーナ４２）をさらに有する。リテーナはテーブル裏面１３ｃと表側端面４３の間に配置され、軸線Ｏを包囲する環状部材であって、各中空転動体４５，４５の同士の周方向間隔を保持する。なおリテーナは、後述する第２スラストベアリングおよびラジアルベアリングにもそれぞれ設けられる。

第２スラストベアリングは、アウタレース４１の裏側端面４４および蓋部材２１の表側端面２２に転がり接触する多数の中実転動体４６を有する。シム１４の厚み寸法が調整されることにより、中空転動体４５は軸線Ｏ方向両側のテーブル裏面１３ｃおよび表側端面４３にすきまなく接触し、アキシャル荷重のプリロードを調整される。中実転動体４６についても同様である。本実施形態では、中空転動体４５のころ径が中実転動体４６のころ径よりも大きい。また本実施形態では、ラジアル転動体４７のころ長が、中空転動体４５のころ長および中実転動体４６のころ長よりも大きい。

ラジアルベアリングは、軸部１２の外周面およびアウタレース４１の内周面に転がり接触する多数のラジアル転動体４７を有する。本実施形態では、中空転動体４５と、中実転動体４６と、ラジアル転動体４７がすべてころである。ころとは、ころ直径およびころ長を備える概略円柱形状の転動体をいう。特にラジアル転動体４７は、ニードルローラである。ニードルローラとは、一般的には、ころ直径が５ｍｍ以下であり、ころ長がころ直径の３倍以上ある特に長いローラをいう。あるいは図示しない変形例として、これら３種の転動体のうち少なくとも１つが他の形状であってもよい。

本実施形態によれば、円テーブル部材１１の表面にワークがチャッキングされて切削される際、中空転動体４５がプリロードを付与されつつ円テーブル部材１１のアキシャル荷重を受け持つことから、中空転動体４５によって円テーブル部材１１のガタツキが解消される。特に、円テーブル部材１１の回転中に円テーブル部材１１にチャッキングされたワークが切削加工される際に、円テーブル部材１１の振動が解消され、切削の精度が向上する。

次に本発明の変形例を説明する。図２は、本発明の変形例になる円テーブル用ベアリングアッセンブリを取り出して示す縦断面図である。図３は、図２のアッセンブリを示す平面図である。この変形例につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。この変形例では図示のように、円テーブル部材１１と、蓋部材２１と、アウタレース４１と、中空転動体４５と、中実転動体４６と、ラジアル転動体４７がひとまとまりに組み立てられて、アッセンブリ化される。変形例では、中空転動体４５のころ径が中実転動体４６のころ径と略等しい。

中空転動体４５を保持するリテーナ４２ｂは、内径をアウタレース４１の内径以上とされる。中実転動体４６を保持するリテーナ４２ｃも同様である。ラジアル転動体４７を保持するリテーナ４２ｄの軸線Ｏ方向寸法は、アウタレース４１の軸線Ｏ方向厚みよりも大きくされる。これによりラジアル転動体４７のころ長は、アウタレース４１の中心孔になるラジアルベアリングの外側軌道面の軸線Ｏ方向寸法の同じか、略等しくされる。またリテーナ４２ｂ，４２ｃの内周縁が、リテーナ４２ｄの外周面と当接し、軸部１２およびシム１４から離隔される。ボルト１５は、頭部を裏面側とし軸部を表面側として、蓋部材２１とシム１４を貫通し、軸部１２の環状面１２ｃに穿設された雌ねじ穴に螺合する。

変形例の円テーブル用ベアリングアッセンブリ２０によれば、第１スラストベアリングと第２スラストベアリングとラジアルベアリングが共通するアッセンブリ内に設けられていることから、円テーブル装置の組立において、円テーブル用ベアリングアッセンブリ２０を円テーブル本体６１に取り付けさえすればよく、円テーブル装置の組立効率が向上する。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。例えば上述した１の実施形態から一部の構成を抜き出し、上述した他の実施形態から他の一部の構成を抜き出し、これら抜き出された構成を組み合わせてもよい。

本発明は、工作機械において有利に利用される。

１０ 円テーブル装置、 １１ 円テーブル部材、 １２ 軸部、
１２ｄ 延設部、 １３ フランジ部、 １３ｂ テーブル表面、
１３ｃ テーブル裏面、 １４ シム（プリロード調整部）、
１５ ボルト、 １６ 中空開口、
２０ 円テーブル用ベアリングアッセンブリ、 ２１ 蓋部材、
２２ 表側端面、 ３１ ウォームホイール、 ４１ アウタレース、
４２ リテーナ、 ４３ 表側端面、 ４４ 裏側端面、
４５ 中空転動体（第１スラストベアリング）、
４６ 中実転動体（第２スラストベアリング）、
４７ ラジアル転動体（ラジアルベアリング）、 ５１ ウォームギヤ、
６１ 円テーブル本体、 Ｏ 軸線。

Claims (5)

1. 円テーブルの表面側に設けられるフランジ部、および前記フランジ部から円テーブルの裏面側へ突出する軸部を有する円テーブル部材と、
   前記フランジ部の外径よりも小さな内径の中心孔を有し、前記中心孔に前記軸部が通される環状のアウタレースと、
   前記軸部の裏面側に着脱可能に固定される部材であって、前記アウタレースの前記中心孔の内径よりも大きな外径を有するフランジ状の蓋部材と、
   前記フランジ部および前記アウタレースの間に設けられる第１スラストベアリングと、
   前記アウタレースおよび前記蓋部材の間に設けられる第２スラストベアリングと、
   前記軸部および前記アウタレースの間に設けられるラジアルベアリングとを備え、
   前記第１スラストベアリングは、前記フランジ部の裏面および前記アウタレースの表側端面に転がり接触する多数の中空転動体を有し、
   前記第２スラストベアリングは、前記アウタレースの裏側端面および前記蓋部材の表側端面に転がり接触する多数の中実転動体を有し、
   前記ラジアルベアリングは、前記軸部の外周面および前記アウタレースの前記中心孔の内周面に転がり接触する多数のラジアル転動体を有する、円テーブル用ベアリングアッセンブリ。
2. 前記軸部および前記蓋部材の間に介在し、前記フランジ部から前記蓋部材までの軸線方向寸法を調整して前記第１スラストベアリングが負担するプリロードを調整するプリロード調整部をさらに備える、請求項１に記載の円テーブル用ベアリングアッセンブリ。
3. 前記蓋部材は、前記軸部に形成される雌ねじ穴に螺合するボルトによって、前記軸部の裏面側に脱着可能に固定される、請求項１または２に記載の円テーブル用ベアリングアッセンブリ。
4. 前記中空転動体、前記中実転動体、および前記ラジアル転動体のうち少なくとも一はころである、請求項１～３のいずれかに記載の円テーブル用ベアリングアッセンブリ。
5. 請求項１～４のいずれかに記載の円テーブル用ベアリングアッセンブリを具備する、円テーブル装置。

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