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

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。