JPH0621639Y2 - 直接駆動型回転割出装置 - Google Patents

直接駆動型回転割出装置

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JPH0621639Y2
JPH0621639Y2 JP1697888U JP1697888U JPH0621639Y2 JP H0621639 Y2 JPH0621639 Y2 JP H0621639Y2 JP 1697888 U JP1697888 U JP 1697888U JP 1697888 U JP1697888 U JP 1697888U JP H0621639 Y2 JPH0621639 Y2 JP H0621639Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、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
ンプに際して、出力軸の軸受に不要な負荷が加わらず、
且つ割出テーブルの軸方向移動が起こらないようにした
ものである。
〔従来の技術〕
例えば従来のNC工作機械等の回転割出装置では、第2
図に示すように、被加工物(ワーク)Wを取りつけた割
出テーブル1はウォーム2とウォームホィール3とから
なる減速機構4を介して駆動モータで回転され、割り出
しが行われるのが最も一般的である。
その場合、割り出しでワークWの位置が決まれば、割出
テーブル1はクランプ機構5で固定される。その固定
は、例えば第3図のように、クランプ機構5のクランプ
ピストン6,7間にエア,或いはエアハイドロの流体圧
力Pを送り込み、各ピストンロッド6A,7Aでウォー
ムホィール3に取りつけられたクランプ板8の数個所を
強く挟持して行うものである。
しかし、このような減速機構4を介して駆動を行うもの
は、歯車を用いることによりバックラッシュが発生す
る。高速の場合は歯車の騒音が大きいなどの問題があ
る。又、クランプ機構5についても、クランプ位置が割
出テーブル1から遠くに離れているためねじり剛性が小
さい。例えば切削荷重がワークWに加わった場合、割出
テーブル1の軸がねじれ変形し、加工精度が劣化すると
いう問題がある。
これに対して本出願人は、減速機構4を用いない直接駆
動方式の回転割出装置を先に提案した(特開昭62−8
8550号公報)。このものは、環状のステータを有し
て軸方向に移動自在な第1の部材(モータハウジング)
と、そのステータと同心的に配されステータの周面に対
向する周面を有し第1の部材に回転自在に支持された第
2の部材(出力軸と割出テーブル)と、その回転軸の中
心線に対し第1の部材の軸方向変位を許容するが回動を
阻止する弾性体により第1の部材を支持する第3の部材
(ケーシング)とを具えている。
第2の部材は、前記弾性体により付勢されて第3の部材
に設けた摩擦面に係合する当接面を有している。そして
割出テーブルのクランプ時には、前記摩擦面と当接面と
を係合させておく。一方、第3の部材と第1の部材との
間には第1の部材の軸方向変位を許す密閉室が設けられ
ている。そして割出テーブルを回転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
より第1の部材を軸方向に移動させて、前記摩擦面と当
接面とを離間させるようにしている。
〔考案が解決しようとする課題〕
上記従来の回転割出装置は、減速装置を介さない直接駆
動方式としたため、一般的なウオームギヤ式におけるよ
うな騒音とか、バックラッシュによる加工精度の劣化な
どの問題は生じない。しかしながら、クランプ,アンク
ランプの切り換え時には、第2の部材の当接面と第3の
部材の摩擦面とを離合させるべく、モータハウジングで
ある第1の部材を軸方向に変位させる構成であから、次
のような問題を生じていた。
割出テーブルの軸方向(スラスト)の変位で、割出テ
ーブルの位置決め時間が増加する。
アンクランプ時に出力軸に負荷される流体圧で、軸受
に不必要なスラスト慣性力が負荷される。
そこでこの考案の目的とするところは、直接駆動方式で
あって、且つクランプ,アンクランプの切り換え時にも
割出テーブルの軸方向の変位がなく、出力軸の軸受に不
必要なスラスト力が負荷されることもない回転割出装置
を提供することにある。
〔課題をを解決するための手段〕
上記の目的を達成する本考案は、ハウジングに固定され
た環状のモータステータと、そのモータステータに対向
してハウジング内に同軸に配設された環状のモータロー
タと、軸方向の一方の端部を前記モータロータの端部に
固着され前記ハウジングに軸受を介して回転自在に支持
された環状の出力軸と、該出力軸の他方の端部に裏面を
当接されて取付けられた円盤状の割出テーブルと、その
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
構は内周側をハウジングに固定されたドーナツ板状の弾
性部材と、その弾性部材の外周面に固着され前記割出テ
ーブルの裏面に対向させて前記出力軸に設けた段部と離
接自在なクランプ部材と、そのクランプ部材を前記弾性
部材の弾性に抗して前記出力軸の段部に圧接するべく径
方向に広がる平面部を備えて軸方向に摺動自在にハウジ
ングに嵌合されたシリンダと、そのシリンダの平面部に
対向する平面部と前記割出テーブルの裏面に当接可能な
当接部とを有して前記シリンダに軸方向に摺動自在に嵌
合するピストンと、前記シリンダ及びピストンの対向す
る平面部間に設けられた加圧室と、前記割出テーブルの
クランプ時に前記加圧室に加圧流体を送入する流体経路
とを備えている。
〔作用〕
出力軸が所定角度回転し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
流体経路を経て加圧流体を加圧室内に送り込む。この圧
力でシリンダは割出テーブルから離れる方向に押圧され
る。これにより、クランプ機構の片持ち弾性部材に支持
されたクランプ部材が、出力軸に対してスラスト方向に
移動し、ロータに強く圧接され、出力軸ひいては割出テ
ーブルの円周方向への動きは完全に阻止される。一方、
ピストンは反対方向すなわち割出テーブルに近づく方向
に押圧され、その当接部が割出テーブルの裏面に当接
し、出力軸に対して前記スラスト方向の力が出力軸に負
荷されることとなる。その結果、割出テーブルのスラス
ト方向の力は打ち消されるから、割出テーブルの軸方向
の変位は発生しない。又、出力軸の軸受に不必要なスラ
ストカが負荷されることも防止される。
〔実施例〕
以下、本考案の実施例を、図面に基づいて説明する。
第1図に示す直接駆動型回転割出装置10は、ハウジン
グ11に固定された環状のモータステータとしての電磁
石の歯と、そのモータステータに対向してハウジング1
1内に同軸に配設された環状のモータロータとしての鉄
心の歯とが対向する構造のモータ内蔵型であり、ステー
タは複数の歯をもった磁極を複数有しており、かく磁極
を順次励磁することによりロータを回転させるようにな
っている。
ハウジング11は円筒状形状とされ、その中心部に軸方
向の空孔Hを有している。ハウジング11内にはモータ
ステータ12の内ステータ12A,モータロータ13,
モータステータ12の外ステータ12Bの3つの円筒部
材が同軸に収納されている。すなわち、ハウジング内筒
11Aの外周部にはコイルCAを有するモータ内ステー
タ12Aが圧入固着され、ハウジング外筒11Bの内周
部にはコイルCBを有するモータ外ステータ12Bが圧
入固着されてモータ内ステータ12Aに対向させてあ
る。そのモータ内ステータ12Aと外ステータ12Bと
の間に、同ピッチの歯を設けたモータロータ13が回転
自在に配設され、ロータ3は内側と外側の両方向から回
転トルクを受けるようになっている。
モータロータ13の一端側には、軸方向に延びる円環状
の出力軸14の軸方向の下端部が固着されている。その
出力軸14の中間部分の外周面にはクロスローラ軸受1
5の内輪15aが嵌めこまれ、固定部材16を固定ボル
ト17で締めつけることによって固定されている。ま
た、上記軸受15の外輪15bは、ハウジング外筒11
Bの内周面の上部に嵌めこまれ、ハウジング外筒11B
の上端面にボルト18で固着された環状の軸受押え19
で固定されている。
出力軸14の上端面14aには、円盤状の割出テーブル
26が裏面を当接されてボルト27で固着されている。
割出テーブル26の下側でハウジング内筒11A及び出
力軸14により囲まれて,図でモータ内ステータ12A
の上方にある空間Sには、モータを高精度に位置決めす
るべく高分解能の回転検出器としてのレゾルバ20が内
蔵されている。コイルCLを有するレゾルバ20内のス
テータ21は、ハウジング内筒11Aの内周面にボルト
22で固着されている。これに対してレゾルバ20のロ
ータ23は、前記ステータ21に対向させて出力軸14
の段部に固定されている。このレゾルバ20のステータ
21は、内ステータ12Aと同様の歯を有し、コイルC
Lは各磁極に巻回されている。レゾルバ20のロータ2
3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20のロータ2
3も回転するから、ステータ21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
て利用することでロータ23の回転角ひいては出力軸1
4の回転位置を検出するようになっている。24はモー
タ内ステータ12Aとレゾルバ20のステータ21との
間に介装してねじ25で固定された磁気シールド板であ
る。
この割出テーブル26の反対側になるハウジング内筒1
1Aとハウジング外筒11Bとの下端側には、ハウジン
グ11の内部を密閉するハウジングベース28が取りつ
けボルト29により取りつけられている。
上記の空間S内に収納されたレゾルバ20の上方で割出
テーブル26の裏面側には、クランプ機構30が取りつ
けられている。このクランプ機構30は、内周側をハウ
ジング内筒11Aの上端面にボルト31で片持ちに固定
されているドーナツ板状のばね鋼製弾性部材32と、そ
の弾性部材32の外周の自由端にボルト33で固着され
て前記割出テーブル26の裏面に対向し出力軸14の段
部14bと離接するクランプ部材34とよりなるブレー
キ装置を備えている。34Aはブレーキライニングであ
る。
クランプ機構30は、更に上記のブレーキ装置の駆動装
置として、弾性部材32の弾性に抗してクランプ部材3
4を出力軸14に圧接するシリンダ35と、そのシリン
ダ35に軸方向に移動可能に摺動するピストン36とを
備えている。シリンダ35は、中心部が円筒状でハウジ
ング内筒11Aの内周面に軸方向に摺動可能に嵌合され
ており、円筒上端から径方向に円板状に平面部35Aが
広がり、外周端部は再び円筒状に立ち上げた形状にして
ある。そして、外周端の立ち上げ部分の下端(裏面側)
が、上記ブレーキ装置のクランプ部材34の上面に当接
させてある。一方、ピストン36は、このシリンダ35
と略同様の形状に形成され、シリンダ35の内面側に軸
方向移動及び軸回動可能に取りつけられていて、外周の
立ち上げ部分の上端面に割出テーブル26の裏面側との
当接部38が設けてある。更に、シリンダ35の平面部
35Aを対向するピストン36の平面部36Aの下面側
を浅く切除して、加圧室37が形成されている。もっと
も、シリンダ35の平面部35Aの上面側を切除しても
よく、要は加圧室37がシリンダ35とピストン36と
の対向する平面部間に設けられればよい。又、ピストン
36の下端側にはばね室39が形成されていて、一端を
ハウジング内筒11Aに係止させた圧縮コイルばね40
が収納されている。このピストン36を図で下方に付勢
するばね40のばね力は、クランク機構30の弾性部材
32の例えば1/5程度と弱くしてある。そして、弾性
部材32の上方への付勢力が、シリンダ35,ピストン
36の自重及びばね40の下方への付勢力の合計と釣り
合わせてあり、加圧室37内に流体圧力が加えられない
限り、クランプ部材34を出力軸14から離隔させてい
る。
割出テーブル26のクランプ時に加圧室37に加圧流体
を送入する流体経路41は、この実施例ではハウジング
外筒11Bに取りつけられた流体継手42から、ハウジ
ングベース28→ハウジング内筒11A→シリンダ35
→加圧室37へと連通するように形成されている。
図中、Aはオイルシート等の回転シール部材、BはOリ
ング等の摺動部及び固定部シール部材である。43は割
出テーブル26の回転位置検出時の基準点を検出する原
点検出センサとしての近接スイッチであり、44はこの
原点検出センサ43と対向可能な割出テーブル26の裏
面の特定位置にねじ45で固定された金属片である。
46はモータステータのコイルCA,CB、レゾルバ2
0のステータコイルCL、原点検出センサ43との電気
結線用密閉部材、47はハウジング外筒11Bを貫通す
る電線孔である。
又、この実施例では、シリンダ35とピストン36の上
昇・下降作業に伴いハウジング11の内部空間の圧力が
変動して外気を吸い込むと、防水対策の点で好ましくな
いので、その点について以下のような対策が施されてい
る。
すなわち、モータステータ12,モータロータ13のあ
るハウジング11内の空間は比較的広いから、シリンダ
35,ピストン36が上下に作動しても外気が吸入され
ることはない。しかしハウジング11上部の密閉された
空間とばね室39とは比較的狭いので体積変動による圧
力変化を生じやすい。そこでピストン36の上昇による
上部密閉空間の体積減少量と、シリンダ35の下降によ
る上部密閉空間の体積増大量を略等しくさせるように、
シリンダ35とピストン36とのストローク量を調整す
ると共に、ハウジング内筒11Aには、ばね室39をハ
ウジング11の内部空間に連通させる連通孔48を設け
ている。具体的には、シリンダ35の最大外径φ1=1
32、ピストン36の最大外径φ2=114,有効内径
φ3=34(mm)とすると、シリンダ35の有効面積A
1とピストン36の有効面積A2の比は次の通りであ
る。
A1=π(572−172)=2960π A2=π(662−572)=1107π A1/A2=2.67 したがって、ピストン36のストローク長1に対してシ
リンダ35のストローク長が2.67に近い値の2.5
となるように調整する。
次に作用を説明する。
モータのモータ内ステータ12Aとモータ外ステータ1
2BとのそれぞれのコイルCA,CB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。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20のロータ23も回転するから、ステータ21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ロータ23の回転
角ひいては出力軸14の回転角度を規制して、割出テー
ブル26の割り出しがなされる。こ場合、モータステー
タ12がモータロータ13の内外にあるから、高トルク
が得られる。
割り出しが終了した後、割出テーブル26をクランプ機
構30でクランプする。その際は、流体継手42を経て
圧縮空気(或いは油圧)が流体経路41を通り加圧室3
7内に送り込まれる。この圧力でシリンダ35は割出テ
ーブル26の反対方向に押圧されて図で下方に所定距離
(例えば2.5mm)移動する。するとクランプ機構30
の弾性部材32の上方への弾性力に抗して、クランプ部
材34が出力軸14の段部に当接してスラスト方向に強
く圧接されるから、出力軸14ひいては割出テーブル2
6の回転の動きは完全に阻止される。同時にピストン3
6は、シリンダ35とは反対方向、すなわち割出テーブ
ル26に向かって押圧されて、図で上方に所定距離(例
えば1mm)移動する。すると当接部38が割出テーブル
26の裏面に当たり、出力軸14に対してスラスト方向
の反力が負荷されることとなる。その結果、割出テーブ
ル26のスラスト変位力は打ち消されるから、割出テー
ブル26の軸方向の変位は発生しない。又、出力軸14
の軸受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。
重量の大きなワークが取りつけられて慣性が大きくなっ
た場合にみ、正規の停止位置の少し手前でクランプ機構
30を作動させてもよい。割り出しは回転の位置検出器
であるレゾルバ20でチエックできるから、割り出しが
正常に出来ない場合でも位置修正は容易である。
回転中にクランプ機構30を作動させた場合、シリンダ
35,ピストン36とも廻り止めはないが、シリンダ3
5はクランプ部材34に当接しているから回転しない。
一方、ピストン36は割出テーブル26に当接している
から割出テーブル26と共に回転する。
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の内外に設けた高トルク型のものを説明したが、
これに限定されるものではなく、1個のモータステータ
12と1個のモータロータ13を有するものに、クラン
プ機構30を組み込むことも可能である。
〔考案の効果〕
以上説明したように、本考案によれば、ステップモータ
とレゾルバが内蔵された直接駆動型の回転割出装置にお
いて、クランプ機構は出力軸にブレーキをかけるクラン
プ部材を流体圧シリンダで押圧すると同時に、その押圧
力を相殺する反力をピストンで形成する構成とした。そ
のため、クランプ,アンクランプの切り換え時にも割出
テーブルの軸方向の変位がないから割出しが短時間で行
え、又重量のある割出テーブルを上下させないので出力
軸の軸受に不必要な慣性スラスト力が負荷されることも
なく、割出テーブルの支持軸受に近接する位置にクラン
プ機構を設けたから割出支持剛性が高く、精度の良い回
転割出装置を提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の一実施例の縦断面図、第2図は従来の
回転割出装置を模式的に示す側面図、第3図は第2図の
クランプ機構部分の拡大断面図である。 図中、10は直接駆動型回転割出装置、11はハウジン
グ、12はモータステータ、13はモータロータ、14
は出力軸、15は軸受、20は回転検出器(レゾル
バ)、26は割出テーブル、30はクランプ機構、32
は弾性部材、34はクランプ部材、35はシリンダ、3
5Aはシリンダの平面部、36はピストン、36Aはピ
ストンの平面部、37は加圧室、38は当接部、41は
流体経路である。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハウジングに固定された環状のモータステ
    ータと、そのモータステータに対向してハウジング内に
    同軸に配設された環状のモータロータと、軸方向の一方
    の端部を前記モータロータの端部に固着され前記ハウジ
    ングに軸受を介して回転自在に支持された環状の出力軸
    と、該出力軸の他方の端部に裏面を当接されて取付けら
    れた円盤状の割出テーブルと、その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内周側をハウジ
    ングに固定されたドーナツ板状の弾性部材と、その弾性
    部材の外周側に固着され前記割出テーブルの裏面に対向
    させて前記出力軸に設けた段部と離接自在なクランプ部
    材と、そのクランプ部材を前記弾性部材の弾性に抗して
    前記出力軸の段部に圧接するべく径方向に広がる平面部
    を備えて軸方向に摺動自在にハウジングに嵌合されたシ
    リンダと、そのシリンダの平面部に対向する平面部と前
    記割出テーブルの裏面に当接可能な当接部とを有して前
    記シリンダに軸方向に摺動自在に嵌合するピストンと、
    前記シリンダ及びピストンの対向する平面部間に設けら
    れた加圧室と、前記割出テーブルのクランプ時に前記加
    圧室に加圧流体を送入する流体経路とを備えたことを特
    徴とする直接駆動型回転割出装置。
JP1697888U 1988-02-10 1988-02-10 直接駆動型回転割出装置 Expired - Lifetime JPH0621639Y2 (ja)

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EP2106878A1 (en) 2008-04-04 2009-10-07 Fanuc Ltd Rotary table having clamp state confirmation means

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