JPH042443A - 直接駆動型回転割出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、減速機を使用しない直接駆動方式で割出テー
ブルを所定角度回転させて位置決めする直接駆動型回転
割出装置に関し、特に割出テーブルの位置決め時のクラ
ンプ力を大幅に増大させることにより、大荷重が割出テ
ーブルに加わっても強固な保持ができるようにしたもの
であり、ＮＣ旋盤の刃物台、移動割出装置などに応用で
きる。

〔従来の技術〕

従来のこの種の直接駆動型回転割出装置としては、例え
ば特開昭６２−８８５５０号公報に提示されたものがあ
る。このものは、固定ケーシング内にモータハウジング
が軸方向に移動可能に弾性体を介して支持され、そのモ
ータハウジング内にモータステータが内設されている。

モータステータと同軸に配されたモータロータに、モー
タハウジングに回転自在に支持された割出テーブルが出
力軸を介して連結されている。更に割出テーブルの回転
角を検出する回転検出器と、割出テーブルを停止位置に
保持するクランプ機構とを備えている。

クランプ機構は、上記モータハウジングを軸方向に変位
可能に支持する弾性体の作用で、割出テーブルを固定ケ
ーシングの端面に圧着係合させることにより所定位置に
クランプする。一方、固定ケーシングとモータハウジン
グとの間には、モータハウジングの軸方向変位を許す密
閉室が設けられている。クランプを開放させて割り出し
を行う際は、その密閉室に外部より流体圧を供給するこ
とにより、モータハウジングを前記弾性体の付勢に抗し
て軸方向に移動させる。こうして、割出テーブルと固定
ケーシングの端面とを離間させ、クランプを開放した状
態でモータステータに通電してモータロータを駆動し、
割出テーブルを回転させて割り出しを行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしなが°ら、上記従来の直接駆動型回転割出装置に
あっては、割出テーブルのクランプは、単に割出テーブ
ルの端面を固定ケーシングの端面に弾性体の付勢力で圧
着係合させて両端面間に作用する摩擦力により行うにす
ぎない。すなわち、クランプに寄与するのは摩擦力しか
ない。そのため、大荷重がテーブルに加えられるとテー
ブルの保持が困難になるという問題点があった。

そこで本発明は、上記従来の問題点に着目してなされた
ものであり、その目的とするところは、クランプ・アン
クランプに同期して離接可能な歯車を備えたクランプ機
構を設けることにより割出テーブルのクランプ力を大幅
に増大させた直接駆動型回転割出装置を提供して上記従
来の問題点を解決することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成する本発明は、モータハウジング内に
収納固定されたモータステータと、該モータステータに
対向して同軸にモータハウジング内に軸回転自在に配設
されたモータロータと、該モータロータに一体的に固定
されて軸方向に延長されると共に軸受を介して前記モー
タハウジングに軸回転自在に支持されたモータ出力軸と
、該モータ出力軸の延長端に固定された割出テーブルと
、前記モータハウジングに検出器ステータが取付けられ
ると共に前記モータ出力軸に検出器ロータが取付けられ
て前記モータ出力軸の回転角を検出する回転検出器と、
割出テーブルを停止位置に保持するクランプ機構とを備
えた直接駆動型回転割出装置であって、 前記クランプ機構は、円環状に配設された歯を有して前
記割出テーブルの裏面に一体回転可能に取付けられた回
転歯車及び軸方向に移動して回転歯車と離接する対向歯
車を備えたカップリング手段と、前記モータハウジング
を囲む本体ハウジングの内周に軸方向移動自在に取付け
られると共に上部に前記割出テーブルの裏面に対向する
平面を備え該平面に前記対向歯車が固定されたクランプ
ピストンと、前記モータハウジングの内周に軸方向移動
自在に取付けられると共にクランプ時に前記クランプピ
ストンのクランプ出力に対向する出力を前記回転歯車に
伝達する均衡ピストンと、クランプ時に前記クランプピ
ストンおよび均衡ピストンに供給される加圧流体の供給
回路が連結されるクランプポートとを備えたものである
。

〔作用］ モータロータがモータ出力軸に固定された割出テーブル
を所定角度回転させて割り出しが終了した後、割出テー
ブルをクランプする際は、圧縮空気或いは油圧等の加圧
流体をクランプポートからクランプピストン及び均衡ピ
ストンの加圧室に送り込む。この圧力で、クランプピス
トンは割出テーブルの裏面に向かって前進し、カップリ
ング手段の対向する歯車同士が噛み合う。これにより割
出テーブルは機械的に強固に保持され、たとえ大きな荷
重が加えられても割出テーブルの回転は完全に阻止され
る。

また、均衡ピストンは前記クランプピストンの加圧方向
とは反対方向へ加圧され、その押圧力が割出テーブルに
伝達される。これにより、クランプピストンの前進でカ
ップリング手段を介して割出テーブルに負荷された加圧
力を相殺して、割出テーブルの浮き上がりや軸受に対す
るスラスト力の負荷を防止する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

第１図に示す直接駆動型回転割出装置１０は、円筒状形
状のモータハウジング１１の内部に、モータステータ１
２の電磁石の歯と、これに同軸に配設されたモータロー
タ１３の鉄心の歯とが対向する構造のモータｍｏを内臓
している。モータステータ１２は複数の歯をもった磁極
を複数有しており、各磁極を順次励磁することによりモ
ータロータ１３を回転させるようになっている。モータ
ステータ１２の磁極相互では位相変化させである。

モータハウジング１１は中心部に軸方向の空孔Ｈを有す
るモータハウジング内筒１１Ａと、二〇内筒１１Ａの外
周に径方向に間隔をおいて立設されたモータハウジング
外筒１１Ｂを有している。

キータハウジング内筒１１Ａとモータハウジング外筒１
１Ｂとの間のスペースに、上記モータＭが収納されてい
る。、すなわち、モータハウジング内筒１１Ａの外周面
にはコイルＣＡを有するモータステータ１２が圧入され
て固定されている。そのモータステータ１２の外周側に
、同ピツチの歯を設けたモータロータ１３が回転自在に
配設されている。

モータロータ１３の外周面には、軸方向に延びる円筒状
のモータ出力軸１４が外嵌され、ボルトＢ１で一体回転
可能に固定されている。そのモータ出力軸１４の外周面
には複数個（図では４個）の玉軸受１５の内輪１５ａが
嵌めこまれ、固定部材１６をボルトＢ２で締めつけるこ
とによって固定されている。上記軸受１５の外輪１５ｂ
はモータハウジング外筒１１Ｂの内周面に嵌めこまれて
おり、モータハウジング外筒１１Ｂの上端面にポル）Ｂ
３で固定された環状の軸受押え１７で固定されている。

モータｍｏの上方の、モータ出力軸１４の裏面とモータ
ハウジング内筒１１Ａとにより囲まれた空間Ｓには、モ
ータｍＯを高精度に位置決めするべ（、高分解能の回転
検出器であるレゾルバ２１が内臓されている。コイルＣ
Ｌを有するレゾルバ２１のステータ２２は、ハウジング
内筒１１Ａの上部に固定部材２４を介してボルトＢ４で
取付けられている。これに対してレゾルバ２１のロータ
２３は、前記ステータ２２に対向させてモータ出力軸１
４の裏面の段部に取付けられている。このレゾルバ２１
のステータ２２は、モータステータ１２と同様の歯を有
し、コイルＣＬは各磁極に巻回されている。レゾルバ２
１のロータ２３は、モータロータ１３と同様の同一ピッ
チの歯を有している。

モータロータ１３が回転するとレゾルバ２１のロータ２
３も回転するから、レゾルバのステータ２２との歯間の
リラクタンスが変化する。その変化を図示しないドライ
ブユニットのレゾルバ制御回路によりデジタル化し、位
置信号として利用することでレゾルバのロータ２３の回
転角ひいてはモータ出力軸１４の回転位置を検出するよ
うになっている。

モータ出力軸重４の上端面１４ａには、割出テーブル２
５がボルトＢ６で固定されている。

上記割出テーブル２５は、モータハウジング外筒１１Ｂ
の外側に配置された円筒状の本体ハウジング２６の外に
露出している。

割出テーブル２５の裏面２５ａ側における本体ハウジン
グ２６の内側スペースには、割出テーブル２５を停止位
置に保持するクランプ機構３０が配設されている。

クランプ機構３０は、円環状に配設された歯を有して割
出テーブル２５の裏面２５ａに固定された歯車及びこの
歯車に噛み合う歯を有する対向歯車とからなるカップリ
ング手段３１と、このカンプリング手段３１の歯車を離
接させる離接手段としてのクランプピストン３７（後述
）と、この離接手段のカップリング接合出力に均衡する
対向出力を与える均衡手段としての均衡ピストン４７（
後述）とを備えている。

この実施例にあっては、カップリング手段３１としてカ
ーピックカップリング（登録商標、米国グリーソン社）
の３ＰＣＣ（３ピースカービツク）を用いている。この
ものは、歯面が凸曲面をなす多数の歯が円環状に配列さ
れた１枚のコンベックス歯３４に対して、歯面が凹曲面
をなす多数の歯が円環状に配列された大小２枚のコンケ
ープ歯３５．３６が組合せである。小コンケープ歯３５
は回転歯車として割出テーブル２５の裏面２５ａにボル
トＢＴで取付けられている。大コンケープ歯３６は、小
コンケープ歯３５に外接配置されて本体ハウジング２６
の上面２６ａにボルトＢ８で固定されている。一方、対
向歯車としてのコンベックス歯３４は大小２枚のコンケ
ープ歯３５．３６に対向させて、次に述べるクランプピ
ストン３７の上面３７ａにボルトＢ９で固定されている
。

カップリング離接手段であるクランプピストン３７は複
動型の流体圧ピストンであって、カップを伏せた形状を
有しており、カップ底に相当する平らな上面３７ａに上
記コンベックス歯３４が取付けである。上面３７ａの中
心には円形孔３７ｄが形成されており、モータ出力軸１
４の先端部がこの円形孔３７ｄを貫通して突出している
。クランプピストン３７の円筒状の胴部３７ｂは、ピス
トンシリンダを構成する本体ハウジング２６とモータハ
ウジング外筒１１Ｂとの間にシール部材３８Ａ、３８Ｂ
を介して軸方向に摺動可能に挿入されている。胴部３７
ｂの下端にはモータハウジング１１との間に加圧室３９
が設けられ、クランプ時に加圧流体を供給するクランプ
ポート４０に連通している。また、胴部３７ｂの中段に
は本体ハウジング２６との間に加圧室４１が設けられ、
アンクランプ時に加圧流体を供給するアンクランプポー
ト４２に連通している。なお、クランプピストン３７の
裏面にはバネ室４３が設けられ、ここに収納されたコイ
ルバネ４４でクランプピストン３７を常時割出テーブル
２５に向けて付勢している。これにより、電源、油圧が
オフの状態でカップリング手段３１の噛み合いが維持さ
れ、割出テーブル２５は固定されている。

均衡ピストン４７は、モータハウジング１１の内周面に
ピストンシリンダを構成するべく形成された凹部４５に
シール部材４６を介して取付けられている。この均衡ピ
ストン４７の出力は伝達軸４８を介して割出テーブル２
５に伝達されるようになっている。伝達軸４８は、均衡
ピストン４７とモータハウジング内筒１１Ａとモータ出
力軸１４と割出テーブル２５とを貫通して回転割出し装
置の軸心に挿通されており、一端側は割出テーブル２５
を介してモータ出力軸１４にボルトＢ１０で固定され、
反対端はモータハウジング１１に取付けたケーシング４
９に回転シール５０を介して回転可能に支承されている
。また反対端近くには、ニードルベアリング５１がポル
）Ｂｌｌで取付けられると共にダブルナツト５２で強固
に固定されている。このニードルベアリング５１は、均
衡ピストン４７の戻しバネ５４のバネ座及び均衡ピスト
ン４７の加圧作動時の被加圧部として機能する。

均衡ピストン４７を収納したモータハウジング内筒１１
Ａの内周には、シール部材４６で密閉された加圧室５５
が設けられ、クランプ時に加圧流体を供給するクランプ
ポート５６に連通している。

上記加圧室５５における均衡ピストン４７の有効受圧面
積はクランプピストン３７の加圧室３９における有効受
圧面積の約半分とされている。

図中、Ａは回転シール部材で、割出テーブル２５の裏面
２５ａに装着されて本体ハウジング２６の端面に摺接し
ている。０は０リングシールである。また、６０は本体
ハウジング内に取付けられた近接スイッチで、カップリ
ング手段３１の噛み合い解除状態を確認するためのもの
である。６１は近接スイッチ６０の作動用のドッグで、
クランプピストン３７の側面にポル）Ｂ１２で取付けで
ある。６２は配線用スペース、６３はコネクタである。

第２図は直接駆動型回転割出装置１０に油圧を供給する
べく接続された油圧回路の系統図である。

第２図中、Ｔは油槽、Ｐは油圧ポンプ、Ｍはモータ、Ｒ
はレリーフ弁、５ＯＬＩ、５ＱＬ２はそれぞれ方向切換
え電磁弁である。

次に作用を説明する。

この割出装置はクランプピストン３７がコイルバネ４４
により上方に付勢され、コンベックス歯３４は大小コン
ケープ歯３５．３６に噛み合っているので、油圧の供給
がなくても割り出しのクランプが行われた状態にある。

ポンプＰが回転駆動され油圧が供給された状態で５ＯＬ
Ｉ、５ＱＬ２が共に通電されていないときは、油圧回路
のＳＱＬ　１を経てクランプポート４０からクランプピ
ストン３７の加圧室３９に油圧が供給される。加圧室４
１は開放されているから、クランプピストン３７が前進
駆動される方向に力が加えられる。これによりカップリ
ング手段３１のコンベックス歯３４に軸力Ｆ１が作用し
て、コンケープ歯３５．３６にしっかりと噛み合う。

同時に、均衡ピストン４７の加圧室５５に、５ＯＬ２を
経てクランプポート５６から油圧が供給される。この圧
力で、均衡ピストン４７は戻しバネ５４の弾性力に抗し
て割出テーブル２５の反対側の方向に移動し、伝達軸４
８に固定された環状部材５１に強く圧接される。この圧
力は伝達軸４８を介して割出テーブル２５に伝達され、
裏面に固定されているカップリング手段３１の小コンケ
ープ歯３５に軸力Ｆ２が作用する。この場合、各軸力間
の関係はＦｚ　＝１／２　Ｆ＋　となる。本体ハウジン
グ２６に固定された大コンケープ歯３６には反力Ｆ３が
作用するが、力のつり合い（ＦＩ＝Ｆ２十Ｆ３）からＦ
ｚ　＝１／２　Ｆ＋　となる。したがって、カップリン
グ手段３１の３枚のカップリング歯の噛み合い力が均衡
される。クランプピストン３７は、シール部材３８Ａ、
３８Ｂの摩擦力に打ち勝つ軸回転力が加われば回転可能
であるが、カップリング手段３１のコンベックス歯３４
に噛み合った大コンケープ歯３６を介して本体ハウジン
グ２６に係合するから、クランプ状態では回転すること
はない。かくして割出テーブル２５は強固に固定され、
ワークに切削力等の力が加わっても、常に正規の停止位
置に正確に保持される。また、割出テーブル２５のスラ
スト変位力が打ち消されて、割出テーブル２５の軸方向
の変位も防止され、更にはモータ出力軸１４を支承して
いる軸受１５に不必要なスラスト力が負荷されることも
防止される。

クランプを解除して次の割り出しを行う際は、油圧回路
の５ＯＬＩ、５ＱＬ２に通電して回路を切り換える。こ
れにより、クランプピストン３７では加圧室４１に油圧
が供給されると共に加圧室３９が開放されて、クランプ
ピストン３７が後退しカップリング手段３１の噛み合い
が解かれる。

一方、均衡ピストン４７では、圧力室５５は開放されて
戻しバネ５４の弾性復元力で均衡ピストン４７が戻る。

この状態でモータステータ１２のコイルＣＡに、図外の
ドライブユニットを介してモータ電流を通電すると、モ
ータステータ１２の各歯が所定の順序に励磁されてモー
タロータ１３が回転する。モータロータ１３が回転する
とレゾルバ２１のロータ２３も回転するから、レゾルバ
のステータ２２との歯間のリラクタンスが変化する。そ
の変化を図示しないドライブユニ・ントのレゾルバ制御
回路によりデジタル化し、位置信号として利用すること
でレゾルバ２１のロータ２３の回転角ひいてはモータ出
力軸１４の回転角度を規制して、割出テーブル２５の割
り出しがなされる。

割り出しが終了した後ＳＱＬ　１及び５ＱＬ２の通電を
切って、割出テーブル２５を油圧力によりクランプ機構
３０でクランプする。

なお、上記実施例ではモータステータ１２をモータロー
タ１３の内方に設けたものを説明したが、これに限定さ
れるものではな（、内外両ステータの間にモータロータ
１３を配設した高トルク型のものに、クランプ機構３０
を組み込むことも可能である。

また、本実施例では油圧を用いたが、空圧を用いて同様
のクランプを行うこともできる。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ステップモータ
とレゾルバが内臓された直接駆動型の回転割出テーブル
において、クランプ機構はモータ出力軸と割出テーブル
との間に設置した歯車を割出テーブルのクランプ・アン
クランプに同期してクランプピストンで離接させる構成
とした。そのため、クランプ力が従来の摩擦力を用いた
ものに比して強化され、重切削等の場合に割出テーブル
に大荷重が負荷されても強固な保持が可能になるという
効果が得られる。

そして、クランプ機構をコンベックス歯とこれに噛み合
う二つのコンケープ歯とし、クランプ時の噛み合い力を
バランスさせるようにしたから、テーブルを支持する軸
受に過大なスラスト力が働くことも防止でき、精度の良
い割出装置を提供できるという効果が得られるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
の直接駆動型回転割出装置に接続した油圧回路の一例を
示す系統図である。 図中、１０は直接駆動型回転割出装置、１１はモータハ
ウジング、１２はモータステータ、１３はモータロータ
、１４はモータ出力軸、１５は軸受、２１は回転検出器
、２５は割出テーブル、２６は本体ハウジング、３０は
クランプ機構、３１はカップリング手段、３７はクラン
プピストン、３８Ａ、３８Ｂ、４６はシール部材、４７
は均衡ピストン、４８は伝達軸、４０．５６はクランプ
ポートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータハウジング内に収納固定されたモータステ
   ータと、該モータステータに対向して同軸にモータハウ
   ジング内に軸回転自在に配設されたモータロータと、該
   モータロータに一体的に固定されて軸方向に延長される
   と共に軸受を介して前記モータハウジングに軸回転自在
   に支持されたモータ出力軸と、該モータ出力軸の延長端
   に固定された割出テーブルと、前記モータハウジングに
   検出器ステータが取付けられると共に前記モータ出力軸
   に検出器ロータが取付けられて前記モータ出力軸の回転
   角を検出する回転検出器と、割出テーブルを停止位置に
   保持するクランプ機構とを備えた直接駆動型回転割出装
   置において、 前記クランプ機構は、円環状に配設された歯を有して前
   記割出テーブルの裏面に一体回転可能に取付けられた回
   転歯車及び軸方向に移動して回転歯車と離接する対向歯
   車を備えたカップリング手段と、前記モータハウジング
   を囲む本体ハウジングの内周に軸方向移動自在に取付け
   られると共に上部に前記割出テーブルの裏面に対向する
   平面を備え該平面に前記対向歯車が固定されたクランプ
   ピストンと、前記モータハウジングの内周に軸方向移動
   自在に取付けられると共にクランプ時に前記クランプピ
   ストンのクランプ出力に対向する出力を前記回転歯車に
   伝達する均衡ピストンと、クランプ時に前記クランプピ
   ストンおよび均衡ピストンに供給される加圧流体の供給
   回路が連結されるクランプポートとを備えたことを特徴
   とする直接駆動型回転割出装置。