JP7158815B2 - 回転テーブル装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転テーブルを有する回転テーブル装置に関する。

回転テーブルは、例えば真円度測定機に搭載されている。真円度測定機では、回転テーブル上に被測定物であるワークを載置し、回転テーブルによりワークを回転させつつ、ワークの表面形状等を高精度に測定する。このような回転テーブルの支持機構には、回転テーブルとの隙間に空気膜を形成する空気軸受けが用いられている。

近年、ワークから回転テーブルに加わる負荷が小さい場合でも、空気膜の剛性を確保する観点から、前記隙間から空気を吸引して予圧を与える真空予圧方式の軸受けが提案されている（下記の特許文献１参照）。

特開２００３－２１１４２号公報

しかし、上記の真空予圧方式の軸受けを採用する場合には、前記隙間の一部を空気を吸引する領域とするため、負荷を支持する空気膜を形成できる領域が狭くなってしまう。この結果、回転テーブルに加わる高い負荷を適切に支持することが困難となる恐れがある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、回転テーブルに広範囲の負荷が加わっても空気膜によって適切に支持することを目的とする。

本発明の一の態様においては、ワークが載置される載置面を有し、所定の回転軸周りに回転するテーブル部と、前記テーブル部の前記載置面とは反対側の反対面に対向する案内面を有する支持部と、流路を流れる圧縮空気を、前記案内面と前記反対面の間に給気して空気膜を形成する空気膜形成部と、通過する圧縮空気の流速を大きくして負圧を発生させ、前記案内面と前記反対面の間の空気を吸引する負圧発生部と、前記負圧発生部を通過した圧縮空気と前記負圧発生部によって吸引された空気とが、排出される排出口が形成されている排出部と、前記流路と接続しており、前記テーブル部に加わる負荷に対応した圧縮空気の圧力の大きさに応じて前記排出部の前記排出口の開口面積の大きさを調整する開口調整部と、を備える、回転テーブル装置を提供する。

また、前記回転テーブル装置は、前記テーブル部に加わる負荷に対応した圧縮空気の圧力を前記開口調整部に伝播するための伝播路を更に備え、前記開口調整部は、前記伝播路を介して伝播された圧力を受けて前記開口面積の大きさを調整することとしてもよい。

また、前記回転テーブル装置は、前記空気膜を形成する圧縮空気が流れる給気路を更に備え、前記伝播路は、前記給気路から分岐して前記開口調整部と接続されていることとしてもよい。

また、前記開口調整部は、前記排出口を閉じることで、前記負圧発生部による空気の吸引を停止させることとしてもよい。

また、前記回転テーブル装置は、前記案内面と前記反対面の間から吸引される空気が前記負圧発生部へ流れる吸引路を更に備え、前記開口調整部は、前記排出口を閉じることで、前記吸引路を介して前記空気膜を形成する圧縮空気を前記案内面と前記反対面の間に給気させることとしてもよい。

また、前記負圧発生部は、圧縮空気の流路を狭めた絞りを有し、前記開口調整部は、前記排出口を閉じることで、前記絞りを通過した圧縮空気を前記吸引路を介して前記案内面と前記反対面の間に給気させることとしてもよい。

また、前記開口調整部は、前記テーブル部に加わる負荷に対応した圧縮空気の圧力を受けて移動方向に移動する移動部材を有し、前記移動部材は、移動して前記排出口との間の隙間の大きさを調整することとしてもよい。

また、前記移動部材は、前記テーブル部に加わる負荷の変動に対応した圧縮空気の圧力変動に応じて、前記移動方向において往復動することとしてもよい。

また、前記移動部材は、前記圧力を受けて前記移動方向に移動する軸部材であり、前記軸部材は、先端側に設けられ、前記軸部材の移動に伴い前記排出口との間の隙間の大きさを調整する先端部を有することとしてもよい。

また、前記移動部材は、前記圧力を受けて前記移動方向に伸縮可能な伸縮部材と、前記伸縮部材の先端側に設けられ、前記伸縮部材の伸縮に伴い前記移動方向に移動して前記排出口との間の隙間の大きさを調整する柱部と、を有することとしてもよい。

本発明によれば、回転テーブルに広範囲の負荷が加わっても空気膜によって適切に支持できるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る回転テーブル装置１の構成を説明するための模式図である。 支持部２０の案内面２２の構成を説明するための模式図である。 空気膜の厚さと負荷との関係を示す図である。 第１の実施形態に係る給気経路と吸引経路の構成を説明するための模式図である。 排出部６０の詳細構成を説明するための模式図である。 ロッド７４と排出口６３ａの間の隙間を説明するための模式図である。 ロッド７４が排出口６３ａを閉じた際の圧縮空気の流れを説明するための模式図である。 実験結果を示す図である。 支持部２０の案内面２２の変形例に係る構成を説明するための模式図である。 第２の実施形態に係る回転テーブル装置１の構成を説明するための模式図である。 真空エジェクタ１５４及び排出部１６０の詳細構成を説明するための模式図である。

＜第１の実施形態＞
（回転テーブル装置の概要）
本発明の第１の実施形態に係る回転テーブル装置の概要について、図１及び図２を参照しながら説明する。

図１は、第１の実施形態に係る回転テーブル装置１の構成を説明するための模式図である。図２は、支持部２０の案内面２２の構成を説明するための模式図である。
回転テーブル装置１は、ここでは真円度測定機に搭載されており、被測定物であるワークが載置される。真円度測定機は、回転テーブル装置１によりワークを回転させつつ、ワークの表面形状等を高精度に測定する。回転テーブル装置１は、図１に示すように、回転テーブル１０と、支持部２０とを有する。

回転テーブル１０は、所定の回転軸回りに回転する回転体である。回転テーブル１０は、テーブル部１２と、ロータ部１４とを有する。
テーブル部１２は、円板形状を成しており、ワークが載置される載置面１２ａを有する。載置面１２ａは、テーブル部１２の上面である。テーブル部１２の載置面１２ａとは反対側の反対面である下面１２ｂは、支持部２０に対向している。
ロータ部１４は、テーブル部１２の下部に円柱状に設けられており、回転軸Ｃ回りに回転する。ロータ部１４は、テーブル部１２の中央側と一体化されている。ロータ部１４は、例えば制御装置からの駆動指令に基づいて、回転する。

支持部２０は、回転テーブル１０を空気膜を介して支持する。すなわち、支持部２０は、空気軸受けとして機能する。支持部２０は、図２に示すように、回転テーブル１０のロータ部１４を囲むように配置されている。支持部２０は、上部に案内面２２を有する。案内面２２は、回転テーブル１０のテーブル部１２の下面１２ｂに対向している。

案内面２２とテーブル部１２の下面１２ｂとの間には、スラスト空気軸受けとして機能させるために空気膜が形成される。スラスト空気軸受けは、テーブル部１２に載置されたワークを支持し、軸方向の変位を規制する。案内面２２には、図２に示すように、給気孔２４と、給気溝２５と、円環溝２７と、吸引孔２８とが設けられている。

給気孔２４は、テーブル部１２の下面１２ｂと案内面２２との間に圧縮空気を給気する孔である。給気孔２４から給気された圧縮空気によって、下面１２ｂと案内面２２の間（図１に示す領域Ｒ１）に空気膜が形成される。本実施形態では、給気孔２４が空気膜形成部に該当する。給気孔２４は、ここでは、周方向において４５度間隔で８個設けられている。

給気溝２５は、案内面２２において環状に凹ませた溝である。給気溝２５は、８個の給気孔２４と連通している。給気孔２４によって給気された圧縮空気が給気溝２５に沿って流れることで、下面１２ｂと案内面２２の間の環状の領域Ｒ１に空気膜が形成される。給気溝２５を設けることで、案内面２２の広い面積に均一な厚さの空気膜を形成させやすくなる。

円環溝２７は、給気溝２５とは別に、案内面２２に環状に凹ませた溝である。円環溝２７は、案内面２２において給気溝２５よりも中央側に形成されている。また、円環溝２７の幅は、給気溝２５の幅よりも大きい。

吸引孔２８は、テーブル部１２の下面１２ｂと案内面２２との間（図１の領域Ｒ２）の空気を吸引する孔である。吸引孔２８は、後述する負圧発生部が発生させた負圧によって、空気を吸引する。吸引孔２８は、円環溝２７に設けられている。ここでは、吸引孔２８は、円環溝２７において周方向に１８０度間隔で２個設けられている。ただし、これに限定されず、例えば、吸引孔２８は周方向に９０度間隔で４個設けられていてもよい。吸引孔２８が吸引する領域Ｒ２は、給気孔２４が給気する領域Ｒ１よりも中央側に位置する。上記の吸引孔２８が空気を吸引することで、テーブル部１２を案内面２２側に引っ張る吸着力が発生する。

また、支持部２０の内側面２３と、ロータ部１４の外側面１４ａとの間（図１の領域Ｒ３）には、ラジアル空気軸受けとして機能させるために空気膜が形成される。ラジアル空気軸受けは、ロータ部１４の回転軸の半径方向の振れを規制する。当該空気膜を形成するために、内側面２３にも給気孔が形成されている。

前述したように、テーブル部１２にはワークが載置されるため、テーブル部１２にはワークから負荷が作用する。以下では、テーブル部１２の下面１２ｂと案内面２２の間の空気膜の剛性と、負荷との関係について説明する。空気膜の剛性は、下記の式（１）のように、負荷と空気膜の厚さ（以下、膜厚とも呼ぶ）とを用いて規定される。

式（１）のｋは空気膜の剛性を示し、ΔＷはテーブル部１２に作用する負荷の変動を示し、Δｈは空気膜の厚さの変動を示す。
また、給気孔２４を通過後の空気圧の変化をΔｐ、Ａを軸受有効面積（当該軸受有効面積は、ほぼ一定である）とすると、ΔＷ＝Δｐ×Ａとなることから、上記の式（１）は下記の式（２）に置き換えることができる。

図３は、空気膜の厚さと負荷との関係を示す図である。図３のグラフの横軸が空気膜の厚さ［μｍ］を示し、縦軸が負荷［Ｎ］を示している。式（１）で規定される剛性ｋは、図３に示す特性曲線の傾きに対応している。図３を見ると分かるように、空気膜の厚さが小さい範囲（以下、第１範囲とも呼ぶ）では、特性曲線における概線形部分で傾きが急であり、空気膜の剛性が高い。このため、上記の第１範囲で負荷が変動しても、空気膜の厚さの変動が小さく、空気膜が安定した状態を維持する。一方で、空気膜の厚さが大きい範囲（以下、第２範囲とも呼ぶ）では、曲線の傾きが緩やかであり、空気膜の剛性が低い。このため、上記の第２範囲で負荷が変動すると、空気膜の厚さの変動も大きくなってしまい、空気膜が不安定な状態となってしまう。

案内面２２と下面１２ｂの間の空気膜の剛性を高くし安定した状態を維持するためには、図３の特性曲線における概線形部分に対応する負荷の範囲で使用することが望ましい。このため、テーブル部１２に作用するワークからの負荷が小さい場合には、吸引孔２８から空気を吸引することで、テーブル部１２を案内面２２側へ引き付ける予圧を発生させている。これにより、テーブル部１２に作用するワークからの負荷が小さい場合でも、特性曲線における概線形部分の範囲での使用が可能となり、空気膜の剛性を高められる。

一方で、案内面２２に吸引孔２８を設けた場合には、案内面２２と下面１２ｂの間の一部の領域Ｒ２を吸引領域として使うため、吸引孔２８を設けない場合に比べて案内面２２と下面１２ｂの間の給気領域（すなわち領域Ｒ１）が狭くなり、空気膜で支えられる最大負荷が小さくなってしまう。
これに対して、本実施形態では、詳細は後述するが、テーブル部１２に作用する負荷に応じて吸引孔２８による空気の吸引を調整する流量調整部を設けることで、空気膜で支えられる最大負荷が小さくなることを抑制できる。

（給気経路及び吸引経路の構成）
圧縮空気が流れる給気経路と、吸引された空気（以下、吸引空気とも呼ぶ）が流れる吸引経路の構成の一例について、図４を参照しながら説明する。

図４は、第１の実施形態に係る給気経路と吸引経路の構成を説明するための模式図である。図４では、圧縮空気及び吸引空気の流れが矢印にて示されている。
回転テーブル装置１は、前述した回転テーブル１０及び支持部２０に加えて、図４に示すように、給気経路４０と、吸引経路５０と、排出部６０とを有する。

給気経路４０は、空気膜を形成するための圧縮空気が流れる経路である。給気経路４０は、給気路４２、４３、４４、４５を有する。

給気路４２は、例えば一端側がコンプレッサに接続された流路である。給気路４２には、コンプレッサから供給された圧縮空気が流れる。給気路４２の他端側は、継手４７に接続されている。継手４７には給気路４３、４４、４５が接続されており、給気路４２を流れてきた圧縮空気が、継手４７を介して給気路４３、４４、４５へ分流される。

給気路４３は、支持部２０の給気孔２４に向かって圧縮空気を流す流路である。給気路４３の一端側は、継手４７に接続され、給気路４３の他端側は、支持部２０内を通過して給気孔２４に接続されている。そして、給気路４３を流れてきた圧縮空気が給気孔２４から給気されることで、案内面２２とテーブル部１２の下面１２ｂとの間（領域Ｒ１）に空気膜が形成される。給気路４３の他端には絞り４３ａが形成されており、絞り４３ａを通過した圧縮空気が給気孔２４から給気される。

給気路４３の途中には、継手４８が設けられている。継手４８には、給気路４３から分岐するように、後述する伝播路６６が接続されている。また、給気路４３の継手４８よりも上流側には、流量調整弁４９が設けられている。流量調整弁４９は、給気路４３を流れる圧縮空気の流量を調整する弁である。

給気路４４は、支持部２０の内側面２３に形成された給気孔２３ａに向かって圧縮空気が流れる流路である。給気路４４の一端側は、継手４７に接続され、給気路４４の他端側は、支持部２０内を通過して給気孔２３ａに接続されている。そして、給気路４４を流れてきた圧縮空気が給気孔２３ａから給気されることで、内側面２３とロータ部１４の外側面１４ａとの間に空気膜が形成される。給気路４４の他端には絞り４４ａが形成されており、絞り４４ａを通過した圧縮空気が給気孔２３ａから給気される。

給気路４５は、吸引経路５０の真空エジェクタ５４に向かって圧縮空気が流れる流路である。給気路４５の一端側は、継手４７に接続され、給気路４５の他端側は、真空エジェクタ５４に接続されている。

吸引経路５０は、案内面２２とテーブル部１２の下面１２ｂとの間（領域Ｒ２）から空気を吸引する経路である。吸引経路５０は、吸引路５２と、真空エジェクタ５４と、連結路５８とを有する。

吸引路５２は、吸引孔２８から吸引される空気が流れる流路である。吸引路５２の一端側は、吸引孔２８に接続され、吸引路５２の他端側は、真空エジェクタ５４に接続されている。案内面２２と下面１２ｂの間（領域Ｒ２）から吸引孔２８を介して吸引された空気は、吸引路５２を流れて真空エジェクタ５４へ向かう。

真空エジェクタ５４は、給気路４５から流れてきた圧縮空気を利用して、負圧を発生させる機能を有する。真空エジェクタ５４は、内部に、負圧発生部５５及びディフューザ部５６を有する。

負圧発生部５５は、真空エジェクタ５４の内部を通過する圧縮空気の流速を大きくして、案内面２２と下面１２ｂの間の空気を吸引する負圧を発生させる。このような負圧を発生させることで、案内面２２と下面１２ｂの間に予圧（プリロード）することが可能となり、空気膜の剛性を高められる。

負圧発生部５５は、給気路４５の他端に形成されたノズル部５５ａを有する。ノズル部５５ａは、給気路４５を狭めた絞りとなっており、圧縮空気の流速を大きくしている。ノズル部５５ａは、例えば円錐状に形成されており、ノズル先端で圧縮空気の流速を速くしている。ノズル先端で圧縮空気の流速が速くなると、ノズル先端の周囲の圧力が低くなる。

ノズル部５５ａの先端は、吸引路５２の他端側の開口に近接している。負圧は、ベルヌーイの負圧発生の原理に従い、圧縮空気の流れと直交する方向に発生する。ここでは、吸引孔２８から吸引路５２を介してノズル部５５ａへ向かう方向に、負圧が発生する。このような負圧が発生することで、吸引孔２８から吸引された空気が、吸引路５２を経由してディフューザ部５６へ流れる。

ディフューザ部５６は、吸引された空気（吸引空気）及び圧縮空気の流速を遅くして、圧力を高くする部分である。ディフューザ部５６は、空気の流れる方向に向かって内径が徐々に大きくなるように、形成されている。

連結路５８は、真空エジェクタ５４と排出部６０を連結している流路である。連結路５８の一端は、真空エジェクタ５４のディフューザ部５６に接続され、連結路５８の他端は、排出部６０に接続されている。ディフューザ部５６を通過した吸引空気や圧縮空気は、連結路５８を流れて排出部６０へ向かう。なお、上記の構成に限定されず、例えば、真空エジェクタ５４及び排出部６０は、連結路５８を介さずに直接連結されていてもよい。

排出部６０は、連結路５８を介して真空エジェクタ５４から流れてきた圧縮空気及び吸引空気を外部に排出する。排出部６０は、テーブル部１２に作用する負荷に応じて、圧縮空気及び吸引空気の排出量を調整する。排出部６０は、筐体６２と、伝播路６６と、開口調整部６８とを有する。

図５は、排出部６０の詳細構成を説明するための模式図である。筐体６２は、台座ブロック６３と、プレート６４と、支柱６５を有する。
台座ブロック６３には、排出口６３ａが設けられている。排出口６３ａは、連結路５８の一端と接続している。排出口６３ａは、負圧発生部５５を通過した圧縮空気と吸引空気とを排出するための開口である。

支柱６５は、例えば二つ設けられており、台座ブロック６３とプレート６４を連結している。二つの支柱６５間は、排出口６３ａから排出された吸引空気や圧縮空気が、筐体６２外へ向かう空間となっている（図４参照）。

伝播路６６は、給気路４３から分岐しており、給気路４３の圧縮空気の圧力が伝播される通路である。伝播路６６の一端側は、給気路４３の継手４８に接続され、伝播路６６の他端側は、開口調整部６８に接続されている。伝播路６６は、給気路４３の圧縮空気の圧力を開口調整部６８に伝播させる。

給気路４３の圧縮空気は、前述したようにテーブル部１２に載置されたワークを支える空気膜を形成する。このため、圧縮空気の圧力は、ワークからテーブル部１２に作用する負荷（図４に示す負荷Ｆ）に連動して変化する。例えば、圧縮空気の圧力の大きさは、テーブル部１２にワークから作用する負荷の大きさに比例する。このように負荷に応じて大きさが変化する圧縮空気の圧力が、伝播路６６を介して開口調整部６８に伝播される。

開口調整部６８は、伝播路６６を介して伝播された圧縮空気の圧力の大きさに応じて、排出口６３ａの開口面積を調整する。開口調整部６８は、圧縮空気の圧力が小さい場合（別言すれば、テーブル部１２へ作用する負荷が小さい場合）には、排出口６３ａの開口面積を大きくして、案内面２２と下面１２ｂの間からの空気の吸引を促す。一方で、開口調整部６８は、圧縮空気の圧力が大きい場合（別言すれば、テーブル部１２へ作用する負荷が大きい場合）には、排出口６３ａの開口面積を小さくし、案内面２２と下面１２ｂの間からの空気の吸引を抑制する。このようにテーブル部１２に作用する負荷に応じて予圧を調整して、空気膜の膜厚の厚みの変動を抑制する。

図５に示すように、開口調整部６８は、シリンダ７０と、ピストン７２と、ロッド７４と、圧縮バネ７６とを有する。
シリンダ７０は、伝播路６６と接続されている。シリンダ７０は、円筒状に形成されており、シリンダ７０内に伝播路６６から圧縮空気の圧力が伝播される。

ピストン７２は、シリンダ７０内に軸方向に移動可能に設けられている。ピストン７２は、シリンダ７０内に伝播された圧縮空気の圧力を受けて、軸方向に往復動する。

ロッド７４は、ピストン７２に連結された軸部材である。ロッド７４は、ピストン７２と共に軸方向に移動する。すなわち、ロッド７４は、テーブル部１２に加わる負荷に対応した圧縮空気の圧力を受けて移動する。具体的には、ロッド７４は、テーブル部１２に加わる負荷の変動に対応した圧縮空気の圧力変動に応じて、軸方向において往復動する。

ロッド７４は、排出口６３ａに近接する先端部７４ａを有する。先端部７４ａは、筐体６２内に位置している。先端部７４ａは、ロッド７４の軸方向への移動に伴い、排出口６３ａとの間の隙間の大きさを調整する。

図６は、ロッド７４と排出口６３ａの間の隙間を説明するための模式図である。例えば、図６（ａ）に示すロッド７４が図６（ｂ）に示す状態へ変位すると、排出口６３ａと先端部７４ａの間の隙間が小さくなる。このように、ロッド７４によって排出口６３ａの開口面積が調整される。

図５に示すように、圧縮バネ７６は、ロッド７４に連結されたフランジ部７４ｂと台座ブロック６３との間に設けられている。ロッド７４は、圧縮バネ７６の付勢力によって、軸方向において後退する方向に付勢されている。前述したシリンダ７０内に伝播された圧縮空気の圧力が、圧縮バネ７６の付勢力よりも大きい場合には、ロッド７４が付勢力に抗い軸方向において前進する。一方で、圧縮空気の圧力が小さくなると、ロッド７４は、圧縮バネ７６の付勢力によって後退する。

ところで、開口調整部６８は、排出口６３ａを閉じることで、負圧発生部５５による空気の吸引を停止させる。すなわち、ロッド７４の先端部７４ａが排出口６３ａを閉じることで、排出口６３ａへ向かう空気の流れが生じず、負圧発生部５５による空気の吸引もされない。代わりに、給気路４５から負圧発生部５５へ流れてきた圧縮空気は、吸引路５２へ流れて吸引孔２８へ向かうことになる。

図７は、ロッド７４が排出口６３ａを閉じた際の圧縮空気の流れを説明するための模式図である。ロッド７４が排出口６３ａを閉じると、図７に示すように、ノズル部５５ａを通過した圧縮空気が排出口６３ａへ向かわずに、吸引路５２を経由して吸引孔２８へ向かう。すなわち、吸引孔２８から吸引された空気が吸引路５２を流れる代わりに、ノズル部５５ａを通過した圧縮空気が吸引路５２を流れる。そして、吸引路５２を流れる圧縮空気は、吸引孔２８から案内面２２と下面１２ｂの間に流入し、領域Ｒ２にも空気膜が形成される。

ロッド７４が排出口６３ａを閉じた際には、給気孔２４及び吸引孔２８から圧縮空気が給気されることで、案内面２２と下面１２ｂの間の広い領域に空気膜を形成できる。すなわち、案内面２２と下面１２ｂの間に空気膜を最大限形成できるので、回転テーブル１０に作用する負荷が大きくなってもノズル部５５ａを流体絞りとする空気軸受けとして支えることができる。

したがって、ノズル部５５ａを通過した圧縮空気を吸引孔２８から領域Ｒ２に給気させる場合には、吸引路５２の吸引孔２８の近傍に絞りを設けなくても、給気路４３の他端に設けた絞り４３ａを通過した圧縮空気を給気孔２４から給気させる場合と同じように空気膜を形成できる。一方、吸引路５２に絞りを設けないことによって、案内面２２と下面１２ｂの間からの空気の吸引を適切に行える。

（圧縮空気及び吸引空気の流れ）
回転テーブル１０が回転する際の圧縮空気及び吸引空気の流れについて、図４を参照しながら説明する。

まず、給気路４２を流れてきた圧縮空気は、継手４７において、３つの給気路４３、４４、４５へ分流される。
給気路４３へ分流した圧縮空気は、給気路４３を流れて絞り４３ａを通過した後に、給気孔２４から給気される。これにより、案内面２２と下面１２ｂの間（領域Ｒ１）に、給気された圧縮空気によって空気膜が形成される。

給気路４４へ分流した圧縮空気は、給気路４４を流れて絞り４４ａを通過した後に、給気孔２３ａから給気される。これにより、内側面２３と外側面１４ａの間（領域Ｒ３）に、給気された圧縮空気によって空気膜が形成される。

給気路４５へ分流した圧縮空気は、給気路４５を流れて負圧発生部５５のノズル部５５ａを通過する。圧縮空気の流速はノズル部５５ａによって大きくなって、負圧が発生する。この負圧によって、案内面２２と下面１２ｂの間（領域Ｒ２）の空気が、吸引孔２８から吸引され吸引路５２を流れて負圧発生部５５へ向かう。そして、圧縮空気と吸引された空気は、排出部６０へ流れて排出口６３ａから排出される。

一方、給気路４３を流れている圧縮空気の圧力は、回転テーブル１０にワークから作用する負荷によって変動され、伝播路６６を介しロッド７４の変位に変換されて、開口調整部６８に伝播される。開口調整部６８は、伝播されてきた圧縮空気の圧力に応じて、排出口６３ａの開口面積を調整して、圧縮空気と吸引空気の排出量を調整する。この際、開口調整部６８は、圧力を受けてロッド７４を往復動させて、排出口６３ａの開口面積を自動で調整する。
回転テーブル１０が回転している間は、上述した圧縮空気及び吸引空気の流れが生じ続ける。

（第１の実施形態における効果）
上述した第１の実施形態の回転テーブル装置１は、負圧発生部５５を通過した圧縮空気と吸引空気が排出される排出口６３ａと、回転テーブル１０に加わる負荷に応じて排出口６３ａの開口面積の大きさを調整する開口調整部６８とを有する。
そして、開口調整部６８は、回転テーブル１０に作用する負荷が小さい場合には排出口６３ａの開口面積を大きくして、案内面２２と下面１２ｂの間からの空気の吸引を促進し、予圧を大きくする。一方で、開口調整部６８は、回転テーブル１０に作用する負荷が大きい場合には排出口６３ａの開口面積を小さくして、案内面２２と下面１２ｂの間からの空気の吸引を抑制し、予圧を小さくする。これにより、回転テーブル１０に作用する負荷に応じた予圧を自動で調整できる（すなわち、空気膜の膜厚を調整できる）ので、広範囲の負荷に対応できる空気膜を形成しやすくなる。

以下においては、第１の実施形態の構成による実験結果を、比較例と対比しながら説明する。比較例は、第１の実施形態における開口調整部６８を有しない構成であり、排出口からの圧縮空気及び吸引空気の排出量が調整されない。

図８は、実験結果を示す図である。図８には、第１の実施形態の構成による実験結果（黒丸を結んだ特性曲線１）と、比較例の構成による実験結果（黒三角を結んだ特性曲線２）が示されている。図８を見ると分かるように、第１の実施形態のように開口調整部６８を設けることで、特性曲線１上の最大負荷の大きさが、比較例（特性曲線２上の最大負荷）に比べて約２倍程度大きくなる。また、第１の実施形態に対応する特性曲線１の傾きが、比較例に対応する特性曲線２の傾きよりも急峻となっていることから、第１の実施形態の場合の空気膜の剛性は、比較例の場合の空気膜の剛性よりも高い。

（変形例）
上記では、支持部２０の案内面２２の吸引孔２８が、半径方向に一定幅だけ凹んで環状に形成された円環溝２７に設けられていることとした（図２参照）。ただし、これに限定されず、図９に示すような構成であってもよい。

図９は、支持部２０の案内面２２の変形例に係る構成を説明するための模式図である。変形例では、吸引孔２８が、周方向に９０度間隔で４つ設けられている。また、図１の領域Ｒ２に対応する部分に、図２の円環溝２７に代えて、外側細溝１２７ａ、中央側細溝１２７ｂ、連結溝１２７ｃ、平坦部１２７ｄが形成されている。

外側細溝１２７ａは、半径方向において吸引孔２８よりも外側に、環状に形成された溝である。外側細溝１２７ａの幅は、ここでは吸引孔２８の直径よりも小さい。
中央側細溝１２７ｂは、半径方向において吸引孔２８よりも中央側に、環状に形成された溝である。中央側細溝１２７ｂの幅は、ここでは外側細溝１２７ａの幅と同じである。

連結溝１２７ｃは、外側細溝１２７ａと中央側細溝１２７ｂを連結している溝である。連結溝１２７ｃに吸引孔２８が位置している。連結溝１２７ｃの幅は、ここでは、吸引孔２８の直径よりも小さく、外側細溝１２７ａ及び中央側細溝１２７ｂの幅と同じ大きさである。外側細溝１２７ａ、中央側細溝１２７ｂ及び連結溝１２７ｃは、吸引孔２８によって吸引される空気が流れる流路として機能する。

平坦部１２７ｄは、外側細溝１２７ａ、中央側細溝１２７ｂ及び連結溝１２７ｃに囲まれた扇形状の部分である。平坦部１２７ｄは、外側細溝１２７ａ、中央側細溝１２７ｂ及び連結溝１２７ｃとは異なり、溝になっておらず、平坦な面となっている。平坦部１２７ｄが外側細溝１２７ａ、中央側細溝１２７ｂに囲まれていることで、平坦部１２７ｄの部分の空気も、吸引孔２８によって吸引されることになる（すなわち、平坦部１２７ｄの部分も負圧になる）。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係る回転テーブル装置１の構成について、図１０及び図１１を参照しながら説明する。なお、以下で説明を省略する構成は、第１の実施形態と同様である。

図１０は、第２の実施形態に係る回転テーブル装置１の構成を説明するための模式図である。第２の実施形態では、図１０に示すように、給気路４３を流れる圧縮空気が、支持部２０内で分流して給気孔２４及び給気孔２３ａに向かうことで、第１の実施形態で説明した領域Ｒ１及び領域Ｒ３の空気膜が形成される。

第１の実施形態では、真空エジェクタ５４及び排出部６０が連結路５８を介して連結されているが、第２の実施形態では、真空エジェクタ１５４及び排出部１６０が一体構造となっている。また、排出部１６０の開口調整部１６８の構成が、第１の実施形態の開口調整部６８の構成と異なる。

真空エジェクタ１５４は、給気路４５から流れてきた圧縮空気を利用して、負圧を発生させる。真空エジェクタ１５４は、負圧発生部１５５と、ディフューザ部１５６とを有する。負圧発生部１５５は、圧縮空気の流速を大きくして負圧を発生させるノズル部１５５ａを有する。この負圧によって、吸引孔２８から吸引された空気が、吸引路５２を経由してディフューザ部１５６へ流れる。そして、吸引空気は、圧縮空気と共に、ディフューザ部１５６を通過して排出部１６０へ流れる。

排出部１６０は、真空エジェクタ１５４から流れてきた圧縮空気及び吸引空気を外部に排出する。排出部１６０は、第１の実施形態と同様に、テーブル部１２に作用する負荷に応じて、圧縮空気及び吸引空気の排出量を調整する。排出部１６０は、筐体１６２と、伝播路１６６と、開口調整部１６８とを有する。

図１１は、排出部１６０の詳細構成を説明するための模式図である。筐体１６２は、内部に空間を有する筒部となっている。筐体１６２は、連通口１６３ａと、大気口１６３ｂとを有する。

連通口１６３ａは、真空エジェクタ１５４のディフューザ部１５６と連通するための開口である。真空エジェクタ１５４から流れてきた圧縮空気及び吸引空気が、連通口１６３ａを通過して排出される。第２の実施形態では、連通口１６３ａが、圧縮空気及び吸引空気が排出される排出口に該当する。
大気口１６３ｂは、連通口１６３ａを通過した圧縮空気及び吸引空気が外部（大気）へ向かうための開口である。大気口１６３ｂは、筐体１６２の外側面に設けられている。

伝播路１６６は、第１の実施形態の伝播路６６と同様に、給気路４３から分岐しており、給気路４３の圧縮空気が伝播される通路である。伝播路１６６は、開口調整部１６８と接続されており、給気路４３の圧縮空気の圧力を開口調整部１６８に伝播させる。

開口調整部１６８は、伝播路１６６を介して伝播された圧縮空気の圧力の大きさに応じて、連通口１６３ａの開口面積を調整する。開口調整部１６８は、圧縮空気の圧力が低い場合（別言すれば、テーブル部１２へ作用する負荷が小さい場合）には、連通口１６３ａの開口面積を大きくして、案内面２２と下面１２ｂの間からの空気の吸引を促す。一方で、開口調整部１６８は、圧縮空気の圧力が高い場合（別言すれば、テーブル部１２へ作用する負荷が大きい場合）には、連通口１６３ａの開口面積を小さくし、案内面２２と下面１２ｂの間からの空気の吸引を抑制する。このようにテーブル部１２に作用する負荷に応じて予圧を調整して、空気膜の膜厚の厚みの変動を抑制する。

開口調整部１６８は、ここでは筐体１６２内に設けられている。開口調整部１６８は、伸縮部材であるベローズ１７０と、柱部１７２とを有する。第２の実施形態では、ベローズ１７０及び柱部１７２が移動部材に該当する。

ベローズ１７０は、蛇腹状の形状を成しており、一端側にて伝播路１６６と接続されている。ベローズ１７０の内部には、伝播路１６６から圧縮空気の圧力が伝播される空洞が形成されている。ベローズ１７０は、伝播路１６６から伝播された圧力を受けて、筐体１６２内で軸方向に伸縮する。ベローズ１７０は、例えば複数の円環状の金属薄板を積層したものであり、円環状薄板の内縁同士及び外縁同士が交互に全周接合することで伸縮可能な空洞を形成している。なお、筐体１６２内に移動部材としてベローズ１７０を設けた場合には、ピストンとシリンダで構成した際に必要となるパッキン等の摩擦要素が不要となる点で、有効である。

柱部１７２は、例えば円錐形状を成しており、ベローズ１７０の他端側にプレート１７３を介して連結されている。柱部１７２は、ベローズ１７０から軸方向に突出するように設けられている。柱部１７２は、ベローズ１７０の伸縮に伴い軸方向に移動する。例えば、ベローズ１７０が伸びた際に、柱部１７２の先端側が、連通口１６３ａからディフューザ部１５６に入り込む。柱部１７２は、ベローズ１７０の伸縮に伴い連通口１６３ａに対して移動することで、連通口１６３ａとの間の空隙を調整する。この結果、圧縮空気及び吸引空気が連通口１６３ａを通過して大気口１６３ｂから排出される排出量を調整できる。

柱部１７４が連通口１６３ａを閉じた場合には、第２の実施形態でも、負圧発生部１５５による空気の吸引が停止する。すなわち、柱部１７２が連通口１６３ａを閉じることで、連通口１６３ａへ向かう空気の流れが生じず、負圧発生部１５５による空気の吸引もされない。そして、給気路４５から負圧発生部１５５へ流れてきた圧縮空気は、吸引路５２を流れて吸引孔２８から給気され、空気膜を形成する。

上述した第２の実施形態の回転テーブル装置１は、負圧発生部５５を通過した圧縮空気と吸引空気が排出される連通口１６３ａと、回転テーブル１０に加わる負荷に応じて連通口１６３ａの開口面積の大きさを調整する開口調整部１６８とを有する。
これにより、第２の実施形態でも、開口調整部１６８が連通口１６３ａの開口面積を調整することで、第１の実施形態と同様に回転テーブル１０に作用する負荷に応じた予圧を自動で調整できるので、広範囲の負荷に対応できる空気膜を形成しやすくなる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

１ 回転テーブル装置
１２ テーブル部
１２ａ 載置面
１２ｂ 下面
２０ 支持部
２２ 案内面
２４ 給気孔
４３ 給気路
５２ 吸引路
５５ 負圧発生部
５５ａ ノズル部
６０ 排出部
６３ａ 排出口
６６ 伝播路
６８ 開口調整部
７４ ロッド
７４ａ 先端部

Claims (9)

1. ワークが載置される載置面を有し、所定の回転軸周りに回転するテーブル部と、
   前記テーブル部の前記載置面とは反対側の反対面に対向する案内面を有する支持部と、
   流路を流れる圧縮空気を、前記案内面と前記反対面の間に給気して空気膜を形成する空気膜形成部と、
   通過する圧縮空気の流速を大きくして負圧を発生させ、前記案内面と前記反対面の間の空気を吸引する負圧発生部と、
   前記負圧発生部を通過した圧縮空気と前記負圧発生部によって吸引された空気とが、排出される排出口が形成されている排出部と、
   前記流路と接続しており、前記テーブル部に加わる負荷に対応した圧縮空気の圧力の大きさに応じて前記排出部の前記排出口の開口面積の大きさを調整する開口調整部と、
   前記テーブル部に加わる負荷に対応した圧縮空気の圧力を前記開口調整部に伝播するための伝播路と、
   を備え、
   前記開口調整部は、前記伝播路を介して伝播された圧力を受けて前記開口面積の大きさを調整する、回転テーブル装置。
2. 前記空気膜を形成する圧縮空気が流れる給気路を更に備え、
   前記伝播路は、前記給気路から分岐して前記開口調整部と接続されている、
   請求項１に記載の回転テーブル装置。
3. 前記開口調整部は、前記排出口を閉じることで、前記負圧発生部による空気の吸引を停止させる、
   請求項１又は２に記載の回転テーブル装置。
4. 前記案内面と前記反対面の間から吸引される空気が前記負圧発生部へ流れる吸引路を更に備え、
   前記開口調整部は、前記排出口を閉じることで、前記吸引路を介して前記空気膜を形成する圧縮空気を前記案内面と前記反対面の間に給気させる、
   請求項３に記載の回転テーブル装置。
5. 前記負圧発生部は、圧縮空気の流路を狭めた絞りを有し、
   前記開口調整部は、前記排出口を閉じることで、前記絞りを通過した圧縮空気を前記吸引路を介して前記案内面と前記反対面の間に給気させる、
   請求項４に記載の回転テーブル装置。
6. 前記開口調整部は、前記テーブル部に加わる負荷に対応した圧縮空気の圧力を受けて移動方向に移動する移動部材を有し、
   前記移動部材は、移動して前記排出口との間の隙間の大きさを調整する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の回転テーブル装置。
7. 前記移動部材は、前記テーブル部に加わる負荷の変動に対応した圧縮空気の圧力変動に応じて、前記移動方向において往復動する、
   請求項６に記載の回転テーブル装置。
8. 前記移動部材は、前記圧力を受けて前記移動方向に移動する軸部材であり、
   前記軸部材は、先端側に設けられ、前記軸部材の移動に伴い前記排出口との間の隙間の大きさを調整する先端部を有する、
   請求項６又は７に記載の回転テーブル装置。
9. 前記移動部材は、
   前記圧力を受けて前記移動方向に伸縮可能な伸縮部材と、
   前記伸縮部材の先端側に設けられ、前記伸縮部材の伸縮に伴い前記移動方向に移動して前記排出口との間の隙間の大きさを調整する柱部と、を有する、
   請求項６又は７に記載の回転テーブル装置。

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