JPH05504916A - 工作機械用軌道テーブル - 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】 工作機械用軌道テーブル ウィリアム　ディピッド　ジエンキンス発明者 本発明は、軌道テーブル及びこれに関連して回転運動入力を回転のない平面軌道 運動に変換する機構に関する。

詳細には、本発明は、ワークと加工工具の一方或は両方を軌道運動させて単純な 或は複雑な機械加工形状を作り出す工作機械のような軌道運動を必要とするもの に使用するための、簡単で信頼性があり且つ安価な軌道テーブルに関する。

及１とｊ一旦 多くの金属機械加工方法では、与えられたワークの表面を工具が加工するとき、 加工工具とワークの一方又は両方とも規定の軌道に従うことが不可欠である６例 えばジグ中ぐり盤や研削盤は周知の工作機械であるが、それらの機械では、軸回 転している中ぐり車、研磨車又は艶出し車が、金属ワークの円形の孔や凹部の仕 上げの際には、更に惑星経路又は軌道に沿って旋回させられる。ワークを軌道テ ーブル上に置くことにより、加工工具とワークの組合わされた軌道運動が単なる 球面でない複雑な表面の加工を可能にする。

最近では、回転研磨車を用いず、工具とワークの少なくとも一方を他方に対して 回転させることなく軌道運動させる軌道研磨盤が使用されるようになってきた。

この場合、加工工具は通常固い素材で形成され、一般にその加工面に３次元形状 を有している。工具とワークを接触させ且つ小さい軌道半径を用いて互いに偏位 しながら、いずれか一方又は両方を軌道運動させることにより、工具と逆の形状 がワークに加工される。工具又はワークの軌道運動のため、ワークに形成される 機械加工形状は工具の形状と同一のサイズにはできない、しかし、工具とワーク の間の軌道運動のための適当な余裕により、がなり複雑で入り組み且つめんどう な３次元形状を作り出すことができる。

更に最近、全形機械加工、放電加工、電気化学研磨及びこれらの組合せのような 、より高度な機械加工法が逐次的に或は多機能の単一操作として用いられている が。

そのいくつかでは、加工工具及び／又はワークの軌道運動により、他の実用され ている方法では得られない形状を例外的なレベルの仕上げと精度で機械加工する ことが決定される６ 上記の加工工具及び技術は、通常、工程を実施するのに必要な軌道運動を実現す るため、−形式又はもう−っの形式の従来のＸ−Ｙテーブルを用いる。従来のｘ −Ｙテーブルは１通常それらが異なる顧客の異なる要求を満足させるために製造 されでいるので、高価且つ複雑である。すなわち、それらは通常、異なる使用の ための必要に応じて多くの異なるタイプの軌道を実現できる手段を持つものとし て製造される。

Ｘ−Ｙテーブルは、通常、計画された機能を達成するのに非常に適しているが、 複雑な動きを創造するハードウェアのためばかりでなく、種々の軌道の設定を可 能にするために組込まれる調整機構のため、テーブルは大きくなる傾向があり、 高価である。駆動機構が改良され、精度、可変性及び制御性が更に向上するにつ れて、テーブルはより高価に且つ故障し易くなり、１ｓ持と補償が更に困難にな っている。Ｘ−Ｙテーブルが、多くの場合、機械加工への使用に際して要求され るものより遥かに多い機能を備えているのは事実である１例えば、多くの製造作 業では、同一のピースを多数製造することが一般的であり、その全てを同一の機 械加工作業によって製造しなければならない、このような製造作業において、加 工工具は事実上数百、数千の同一のワークに繰返し同じ作業を実施することにな る。製造作業に用いられるこのような機械には、より面倒で高価且つ複雑なＸ− Ｙテーブルによって提供される多機能が必要でないことは明らかである。

の概　び　・ 本発明は、軌道テーブルを用いる如何なる用途にも使用できる新規且つ単純で信 頼性があり、しかも低コストの軌道テーブルであって、特に、工作機械上で又は 工作機械と組合わせて使用し、ワークを装着して所定の円形軌道上で軌道運動さ せることができる軌道テーブルに関する０本発明の軌道テーブルは、低コスト故 に、単一の予め定めた円形路に沿って軌道運動するワークテーブルを有すること だけが必要とされる機械加工作業に特に利用価値がある。従来のＸ−Ｙテーブル に比べてより低コストであることに加えて、本発明の軌道テーブルは、より精密 に、より軽く且つ小さいサイズで製造できるという利点を持つ０本発明の軌道テ ーブルは、予め定めた軌道運動をするように製造される。従って、運動を変換す るための機構や調Ｍ装置は持たない、更に、本発明の軌道テーブルは、殆どのＸ −Ｙテーブルに見られるようないかなる摺動結合機構も使用しない、摺動結合機 構は、使用に伴って急速に弛緩する傾向があり、回転の精度及び制御の正確さに 悪影響を与える。従って、本発明の軌道テーブルは、摺動結合機構の消耗により 精密さを損なうことなく、また、調整装置を不用意に動かして知らずにその動き を変えてしまうことを心配する必要もな（、それ故、適切な設置がなされている かを確かめるために調整装置を定期的にチェックする必要もなく、所望の一定運 動を維持するという利点を有する。

従って、本発明の目的は、軌道テーブルの用途、例えば工作機械への使用、特に 軌道研削盤及び艶出し盤の大刀の需要に応じることができ、予め規定された軌道 半径を有する単純で信頼性があり、しかも廉価な軌道テーブルを提供することに ある。

本発明のもう一つの目的は、従来のＸ−Ｙテーブルより遥かに簡単な形状で、異 なる軌道運動に調整するための複雑な機構を持たず、従って、従来のＺ−Ｙテー ブルと比べてかなり小さいサイズに製造でき、工作機械その他に用途に使用する 新規な軽量軌道テーブルを提供することにある。

本発明の更なる目的は、作業中に緩んできて軌道運動の精密さに悪影響を及ぼす 摺動結合機構を使用せず、予め規定された軌道半径を維持する軌道テーブルを提 供することにある。

本発明の更にもう一つの目的は、従来のＸ−Ｙテーブルより単純で信頼性があり 廉価な軌道テーブルを提供することにある。

区ｊ四と褒皇」ｄ４朋 第１図は、本発明の軌道テーブルの３つの主要な構成要素をそれぞれ間隔を設け て記載した好ましい実施例の斜視図である。

第２図は、第１図に示した軌道テーブルの側断面図であり、第３図の２−２ＩＩ 断面図である。

第３図、第４図及び第５図は、実質的に第１図及び第２図に示した軌道テーブル の平面図であり、軌道運動における３つの異なる位置を示す、第１図及び第２図 と異なり、これらの図における基板は、操作中の各板の移動関係をよりよく説明 するために、工具扱及び結合板より若干大きく記載しである。

ましい　の− 第１図を参照して説明すると、本発明の最も単純で好ましい実施例は、必須構成 要素として３枚の板、すなわち上部工具板ｌＯ；底部駆動板２０及びその間の結 合板３０から成る。底部駆動板２０は、軌道テーブルの基部を形成しており、本 願で示すように固定される。駆動板２０の下側には電気モータ４などの回転駆動 手段が取付けられ、その軸６は垂直に上方に延び、駆動板２０の中央の孔２２を 通って垂直にその上面まで達している。駆動スピンドル２４は比較的短い円柱体 で、モータ軸に結合され、電気モータ４の作動により、駆動板２０の上面と平行 に且つその上面より少し上方の面内で駆動スピンドル２４が回転するようになっ ている。駆動スピンドル２４の上面には、その軸から所定距離偏心した軸を持つ スピンドルカム２６が固着されている。駆動板２０の上面には、駆動スピンドル ２４の両側でその直径方向に相対して一対の平行な結合ビン２８が取り付けられ 、それらの軸は駆動板２０の上面に垂直であるので、駆動スピンドル２４の回転 軸と平行である。

結合板３０は、駆動板２０と同じ外周寸法を有しているが、このことは必須では ない、結合板３０の中央には貫通孔３２が設けられ、長方形の４辺には可撓性ア ーム３４が設けられている。第１図から分かるように、この実施例では、可撓性 アーム３４は結合板３０の縁にほぼ平行に切込み３６を入れることによって形成 されているので、板の各線に形成された細長部が可撓性アーム３４を形成し、結 合板３０の角近くでその一端にのみ結合している。可撓性アーム３４が結合板３ ０と出会う金属部分は、結合板３０と比較して可撓性アーム３４の適度な横撓み を許容するのに十分薄くなければならない、従って、２対の平行な可撓性アーム ３４Ａ及び３４Ｂは、結合板３０の向い合う辺に形成され、多対は互いに直交す る。平行な可撓性アーム３４Ａ及び３４Ｂの多対は、孔３２の直径方向で互いに 向い合っており、他の対とは９（度の角度をなす６各可撓性アーム３４は、その 自由端に結合板３０の表面に対し垂直な孔３８を有し、その軸線は駆動スピンド ル２４の回転軸を通る縦断面上にある。

可撓性アーム３４Ｂ、従って結合板３ｏは、孔３８に駆動板２０上の結合ビン２ ８を嵌込み、駆動スピンドル２４を孔３２に嵌込むことにより、駆動板２ｏに取 付けられる。結合ビン２８は、可撓性アーム３４Ｂの僅かな軌道運動を許容する 程度に孔２８に嵌込めばよく、軌道の半径が小さいならば、可撓性アーム３４Ｂ にビン２８を固く嵌込んでもよい、これに対し、孔３２は、妨害なく駆動スピン ドル２４が回転できるように駆動スピンドル２４より十分大きくなければならな い。

軌道板である工具板１０も、駆動板２ｏ及び結合板３０と同じ外周寸法を有して いるが、このことは必須ではない、工具板ｌＯには中央に孔が設けられており、 この孔がスピンドルカムの軸受１２となっている。工具板１０の下側には、スピ ンドルカム軸受１２の両側でその直径方向に相対して一対の平行な結合ビン１４ が取付は去　られ、結合板３ｏの可撓性アーム３４Ａを貫通している１　孔と結 合できるように間隔が取られている。従って、工ｔ　異板ｌＯは、孔３８に結合 ビン１４を差込むことにょっＯて結合板３０に取り付けられ、スピンドルカム２ ６は５スピンドルカム軸受１２に回転可能に嵌込まれる。スビ凝　ンドルカム２ ６は、駆動スピンドル２４の中央すなわち駆動板２０の中央には位置していない ので、１対または匡　２対の可撓性アーム３４は、スピンドルカム軸受１２をス ピンドルカム２６に合わせるには幾分撓まなければならない、可撓性アーム３４ Ｅに関して説明したように。

１　可撓性アーム３４Ａも結合ビン１４に対して軌道運動可能に或は固定的に結 合されてよい。

操作の際には、上記軌道テーブルは、駆動板２ｏの底部に取付けられた回転駆動 手段、例えば電動機の作動により駆動される。当然、駆動スピンドル２４は、そ れ自身の軸を中心として回転し、その軸から偏心しているスピンドルカム２６は 、スピンドル軸の周りの軌道上を往復する。駆動板２０は静止位置に固定されて いるので、適切なりリアランスを孔２２に設け、その中を貫通するモータ軸６の 自由回転を許すようになっていなければならない、上記の通り、結合板３０は駆 動板２０に対して結合ビン２８で止められているので、結合板３０も自由回転で きない、同様に、工具板１ｏは結合板３ｏに対して結合ビン１４で止められてい るので、工具板１０もまた回転できない。しかし、軌道スピンドルカム２６は、 工具板１０の中心を通って軌道スピンドルカム軸受１２に差し込まれているので 、工具板ｌｏは静止したままでなく、スピンドルカム２６の軌道運動と一致して 動くことは明らかである。このような回転なしの軌道運動は、可撓性アーム３４ の撓みによって可能になる。

可撓性アーム３４の結合をよ（見れば明らかなように、工具板１０は回転できず 、第３図、第４図及び第５図に示すように、軌道路を行き来する。軌道テーブル の平面図である第３図を参照すれば、スピンドルカム２６が時計の１２時の位置 のとき、工具板ＩＯは図面で見て上方のそれが行ける最も遠い位置にある。その 位置へ動かすためには、結合ビン１４もまた工具板１０と共に上方へ動かされ、 可撓性アーム３４Ａの弾力的撓みを引き起こし、その自由端が上方へ向かって同 じ量だけ撓む、駆動スピンドル２４が時計回りで回転するならば、スピンドルカ ム２６は第３図に示した１２時の位置から３時の位置へ移動する。工具板ｌＯは 、当然、回転することなく同じ路をなぞる。従って、スピンドルカム２６が１２ 時の位置から３時の位置に移動するとき、可撓性アーム３４Ａは撓みのない通常 位置に戻り始める。しかし、上下運動とは異なり、工具板１０の右方への移動は 可撓性アーム３４Ａの撓みによっては調節できない、その代わり結合ビン１４は 結合板３０全体を右へ引っ張る。結合板３０本体が右に動くと、可撓性アーム３ ４Ｂが左に弾力的に撓む。スピンドルカム２６が３時の位置にある時、可撓性ア ーム３４Ａは完全に撓みのない通常位置に戻っており、一方、可撓性アーム３４ Ｂはそれらの最も左の位置に弾力的に撓んでいる。そのとき、第４図に示す通り 、工具板１０と結合板３０は共にそれらの最も右の位置に動かされている。同様 にして、スピンドルカム２６が３時の位置から６時の位置に移動する時、工具板 １０の次の４分の１の軌道運動は、可撓性アーム３４Ｂの撓みのない位置へ戻る 動きと、相互作用するアーム３４Ａの下方への撓みによって実現できる。第５図 は、スピンドルカム２６が６時の位置にある時の関係位置を示す。

工具板１０が結合板３０に関して左右に動くとき、工具板１０の全ての左右移動 は可撓性アーム３４Ｂの撓みにより調節されることが分かる。一方、工具板ｌＯ と結合板３０が駆動板２０に関して上下方向に結合して動くとき、工具板１０の 全ての上下移動は可撓性アーム３４Ａの撓みにより調節される。結合板３０は駆 動板２０に対して動くので、その中央に設けた孔３２は結合板の動きを支障なく 実現するのに十分大きくなければならない。

図面に示したようなスピンドルカムの偏心は非常に大きいものであって、構成要 素の移動の関係が、図面を見て速やかに理解できるようにするためであることを 注意されたい、このような移動は本発明の範囲内にあるが、更に小さな偏心が一 般的であり、特に軌道研磨では、軌道半径は０．００２０インチから０．００３ ０インチの範囲にあることが典型的である。

本発明の上記実施例は、その単純性、すなわち装置全一体が簡単な板と棒材から 非常に簡単な製造と機械加工の条件をもって製造されるという点で理想的である が、この発明の精神を逸脱することな（数多くの改良及び異なる実施例を採用で きることは明らかである０例えば、スピンドル２４の軸からスピンドルカム２６ までの偏心距離を単に変えることにより、予め設定した軌道半径が１つのテーブ ルから次のテーブルまで変化できるということが明らかである。また、図のよう な固定軸受１２の代わりに、玉軸受又はローラー軸受でスピンドルカム２６を支 持できることも明らかである。駆動板２０もまた。

軌道テーブルを用いる分野によって多くの異なった形状に製造できる。実際、あ る種の基礎部材を用いてその上方の２枚の板１０及び３０を支持し、且つ結合板 ３０が回転しないように可撓性アーム３４Ｂの自由端にピボット結合を設けるな らば、駆動板２０を取り除くことも可能である。また、結合板３０も可撓性アー ム３４も同様に、多くの異なった形状に製造できる。

可撓性アーム３４には多くの改変が可能であり、一端を結合部材で回動自在に取 り付けた別部材のロッド状構成要素でも良く、結合部材の形状はロッド状構成要 素を図示のような位置関係に維持できるものであればよい。

また、図示した各可撓性アーム３４に代えて、２以上の整合した可撓性アームを 用いてもよい、必要なことの全ては、アーム又はロッドは工具板１０の回転を抑 える程度に堅固であるが、それと直角の方向には容易に撓み或は旋回できて軌道 運動を実現するということである。他方、真に必要なことの全ては、工具板ｌＯ を結合板３０に、結合板３０を基板２０にそれぞれ結合して、それらの回転は十 分に阻止するが、ある方向では結合板３０の横動を許容する一方、その方向に対 し垂直な方向に工具板１０の横動を許容する変位手段を備えることである。

工具板ｌＯは、説明を簡単にするために、平らな上面を有するものとして図示し たが、ある種のワーク保持工具などを取付けるためには、その上面にある種の機 械加工が必要なことは自明である。

工具板１０の円形軌道は、スピンドルカム２６の円形軌道によって設定され規定 されるので、円形以外の軌道例えば卵形の経路は、軌道をそのような非円形路と するスピンドルカムを設けることにより生成できる。これはスピンドルが回転す るにつれてスピンドル軸からの距離が変化するカムを設けることによってなし得 る。これはスピンドル軸に対して摺動可能なカムと、このカムを非円形路に沿っ て案内する静止テンプレートを設けることによって実現できる。

国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．予め定めた軌道を回転することなく行き釆できる上板を有する軌道テーブル アセンブリであって、固定された基礎部材と、該基礎部材を覆う上板と、前記基 礎部材と上板との間に介在する結合部材と、前記上板を回転軸から偏心した軌道 で運動させるための手段と、前記結合部材の回転は阻止するが、一つの方向に横 移動できるように前記結合部材を前記基礎部材に取り付ける第一の平行な可撓性 アームの組と、前記上板の回転は阻止するが、前記一つの方向と垂直な方向に横 移動できるように前記上板を前記結合部材に取り付ける第二の平行な可撓性アー ムの組とを備えた軌道テーブル。
2. ２．前記第一及び第二の平行な可撓性アームの組が、それれぞれ一対の平行な可 撓性アームから成ることを特徴とする請求の範囲第１項の軌道テーブル。
3. ３．前記第一及び第二の平行な可撓性アームの組が、一端は前記結合部材と連結 し、他端はカム部材の回転軸の両側で直径方向に向い合う点で前記基礎部材と旋 回可能に連結した第一の１対の平行な可撓性アーム、及び一端は前記結合部材と 連結し、他端は前記カム部材の回転軸の両側で直径方向に向い合う点で前記上板 と旋回可能に連結している第二の１対の平行な可撓性アームから成り、各１対の 可撓性アームは、前記カム部材の回転軸に垂直な一平面内にあり、該回転軸に対 して横方向に並び、該可撓性アームは前記上板の回転は妨げるが、その軌道運動 を許容する程度に撓むことを特徴とする請求の範囲第１項の軌道テーブル。
4. ４．前記基礎部材は、少なくとも一部が前記上板に平行でカム部材を軌道運動さ せる手段に取り付けられた基礎板から成ることを特徴とする請求の範囲第１項の 軌道テーブル。
5. ５．前記結合部材は長方形の板部材から成ることを特徴とする請求の範囲第１項 の軌道テーブル。
6. ６．前記可撓性アームは、前記板部材をその各縁にほぼ平行に溝を切ることによ り形成された前記板部材の延長部分から成り、その各延長部分の一端は前記板部 材の角部付近に撓むことができるように結合したままであり、各延長部分の他端 は前記板部材に近付いたり離れたり自由に撓むことができることを特徴とする請 求の範囲第５項の軌道テーブル。
7. ７．前記一対の平行な延長部分の自由端は前記基礎部材に固定され、他の対の平 行な延長部分の自由端は前記上板に固定されていることを特徴とする請求の範囲 第６項の軌道テーブル。
8. ８．前記一対の平行な延長部分の自由端は前記基礎部材に設けたビンに固定され 、他の対の平行な延長部分の自由端は前記上板に設けたビンに固定されているこ とを特徴とする請求の範囲第７項の軌道テーブル。
9. ９．カム部材を回転させる手段が前記基礎部材に取り付けた電動機である請求の 範囲第１項の軌道テーブル。