JPH08303463A - 割り出し装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリゴンミラー加工機等の加工装置や測定機
等の装置に用いられる割り出し装置において、割り出し
精度を維持しながら割り出し後の割り出し軸の傾き誤差
を小さくできる割り出し装置を提供する。 【構成】 回転体１を固定体２に対してラジアル方向及
びスラスト方向に拘束して支持する静圧流体軸受４，５
ａ，５ｂと、回転体を固定体に対して回転駆動するモー
タ９と、回転体の回転角度を検出するエンコーダ１０
と、エンコーダによって検出された回転角度に基づいて
モータを制御する制御装置１１を有する割り出し装置に
おいて、静圧流体軸受のスラスト方向の一対の軸受部の
それぞれに個別の流体供給回路７ａ，７ｂを設け、流体
供給回路の少なくともの一方には制御装置からの指令に
応じてスラスト軸受部への流体の供給を制御する流体制
御器６を設け、割り出し動作終了後に回転体とスラスト
軸受部の一方の側の固定体の軸受面を接触させて回転体
を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は割り出し装置、特にポリ
ゴンミラー加工機等の加工装置や測定機等の装置に用い
られる高精度な割り出し装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高い割り出し精度をが必要なマシニング
センタ等の工作機械の回転テーブルや測定用割り出し盤
では、カービックカップリング等のカップリングを利用
した割り出し装置が広く使用されている。また、割り出
し精度と共に割り出し後の割り出し軸の傾き誤差を高精
度化する必要がある割り出し装置の代表としては、ポリ
ゴンミラー加工機等に用いられる割り出し盤がある。こ
のような割り出し盤としては例えば「機械設計」第２９
巻第１４号ｐ６１〜６５に記載されたポリゴンミラー加
工機がある。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記した従来技術は特公平５−６１０６７号公報でも指摘
されているように割り出し精度の確保を第一としている
ため、割り出し後の割り出し軸の傾き誤差を同時に高精
度化するには不利な構造となっている。また、割り出し
動作時にはカップリングの噛み合わせや、その解除に油
圧シリンダー等の駆動装置が割り出し用の回転駆動装置
以外に必要となり、割り出し装置全体を小型化すること
が難しい。

【０００４】この点に関しては上述の特公平５−６１０
６７号公報に示されている装置でも同様で、この公報の
装置は上記カップリングの割り出し軸の傾き誤差を高精
度化するために回転伝達手段を設けており、装置として
大型化が避けられない。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、その目的は割り出し精度を維持しながら割り出し
後の割り出し軸の傾き誤差を高精度化できる小型化可能
な割り出し装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を達成するた
めに本発明は、回転体を固定体に対してラジアル方向及
びスラスト方向に拘束して支持する静圧流体軸受と、前
記回転体を前記固定体に対して回転駆動する回転駆動器
と、前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出器
と、前記回転角度検出器によって検出された回転角度に
基づいて前記回転駆動器を制御する制御手段を有する割
り出し装置において、前記静圧流体軸受のスラスト方向
の一対の軸受部のそれぞれに個別の流体供給回路を設
け、前記流体供給回路の少なくともの一方には前記制御
手段からの指令に応じて前記スラスト軸受部への流体の
供給を制御する流体制御器を設け、割り出し動作終了後
に前記回転体と前記スラスト軸受部の一方の側の前記固
定体の軸受面を接触させて前記回転体を固定し、割り出
し動作を終了することを特徴とする。

【０００７】なお、ラジアル軸受部用の排気管路を割り
出し動作後に接触されるスラスト軸受部側の前記固定体
あるいは前記回転体に設けても良い。

【０００８】

【作用】従来技術のようにカップリングを用いる割り出
し装置の割り出し精度は、カップリング自体の精度に依
存するが、本発明においては回転体の回転角度検出器の
分解能及び精度に依存するため、本発明を用いた割り出
し装置では必要精度に見合った回転角度検出器を選択す
れば割り出し精度が確保できる。また本発明では回転体
を支持する軸受に非接触かつ回転精度の極めて高い静圧
流体軸受を採用しているため、軸受を起因として割り出
し精度が劣化することはない。

【０００９】割り出し動作後の回転体の固定について、
従来技術ではカップリングの噛み合わせによって行うた
めに固定時の拘束力は大きいものの、割り出し軸の傾き
は避けられず、前記の「機械設計」第２９巻第１４号ｐ
６１〜６５に記載されたポリゴンミラー加工機において
も、割り出し動作時に発生するミスアライメントを割り
出し装置テーブル面上の治具上面で修正している。これ
に対して本発明では回転体を支持している静圧流体軸受
のうちスラスト軸受部の何れか一方への流体の供給を遮
断し、流体供給が遮断された側の回転体と固定体の軸受
面を接触させて割り出し動作後の回転体を固定してい
る。

【００１０】軸受隙間が非常に小さい（例えば５〜２０
μｍ）静圧流体軸受では、軸受隙間を形成するために回
転体（軸）及び固定体（軸受ハウジング）等の構成部品
の形状精度は軸受隙間よりさらに小さな値をとる。その
ため、回転体と固定体のスラスト軸受部の軸受面を接触
させても回転体の軸の傾き誤差は、軸受面の平面度を２
μｍ、その大きさを５０ｍｍとしても１０角度秒を越え
ることはなく、割り出し精度を維持しながら軸の傾き誤
差を高精度化できる。軸受構成部品の最終仕上げにラッ
プ加工などを施せば形状精度は向上し、前記傾き誤差は
さらに小さくなる。

【００１１】なお、回転体固定時、軸受面を接触させた
スラスト軸受部と対向する他方のスラスト軸受部では流
体は供給されているため、この供給されている流体によ
り発生する力で回転体は固定体に押しつけられることに
なる。この押し付け力に、接触している回転体と固定体
の間の摩擦係数を乗じたものが、回転体固定時の拘束力
となる。例えばスラスト軸受部が外径１００ｍｍ、内径
７０ｍｍの輪帯状で、その面積が４０ｃｍ２ 、回転体
固定時の軸受面内圧力が０．１ＭＰａとすると、押し付
け力はおよそ４００Ｎとなり、回転体と固定体の間の摩
擦係数を０．３とすると、拘束力はおよそ１２０Ｎとな
る。ポリゴンミラー加工機や測定機など大きな負荷が作
用しない場合には十分な拘束力を持つといえる。

【００１２】

【実施例】図１に本発明の割り出し装置の一実施例を示
す。回転体（割り出し軸）１はラジアル軸受部４、スラ
スト軸受部５ａ，５ｂからなる静圧流体軸受により固定
体２（軸受ハウジング）に支持されている。回転体１に
は割り出し動作時の回転駆動器となるモータ９及び回転
角度検出器となるエンコーダ１０が同軸上に取り付けら
れている。

【００１３】流体供給源１２よりラジアル軸受部４には
ラジアル軸受部供給管路８、後部スラスト軸受部５ａに
は後部スラスト軸受部供給管路７ａ、前部スラスト軸受
部５ｂには前部スラスト軸受部供給管路７ｂが個別に設
けられ、空気等の作動流体が供給されている。前部スラ
スト軸受部供給管路７ｂには回転駆動器９を制御する制
御装置１１からの指令により流体の供給が任意に遮断可
能な電磁切り替え弁６が設けられている。以上がベース
３上で一体となり、本発明の割り出し装置を構成してい
る。

【００１４】なお、各軸受部への流体供給管路のうち電
磁切り替え弁６が設けられていない供給管路７ａ，８
は、軸受部４，５ａへの供給流体圧力が等しければ同一
となっても構わない。また、流体の供給を遮断する電磁
切り替え弁６は別形式の電磁切り替え弁やサーボバルブ
等の他の手段でも構わない。

【００１５】更に、回転駆動器９に関しては、本実施例
では非接触で回転駆動可能なビルトインタイプのモータ
を想定しているが、静圧流体軸受の回転精度を損なわな
い形式のものであれば、他の回転駆動器でも構わない。
回転角度検出器１０も回転駆動器９と同様に静圧流体軸
受の回転精度を損なわない非接触タイプのエンコーダを
想定しているが、所用の割り出し精度を満たし、かつ静
圧流体軸受の回転精度を損なわない形式のもので有れ
ば、他の回転角度検出器でも構わない。

【００１６】本実施例の割り出し動作を図２に示すフロ
ーチャートと図３に示す割り出し動作時の回転体１と固
定体２の接触状態の図を用いて説明する。

【００１７】割り出し動作が開始する時点（ステップ１
０１）では、電磁切り替え弁６により前部スラスト軸受
部供給管路７ｂへの流体の供給は遮断されているため、
図３（ｂ）に示すように、前部スラスト軸受部５ｂにお
いて回転体１および固定体２の軸受面は接触、回転体１
は固定体２に固定されている。割り出し動作開始（ステ
ップ１０２）と共に、制御装置１１より電磁切り替え弁
６に対して流体の供給遮断を解除する指令が出され、前
部スラスト軸受部供給管路７ｂへ流体の供給が開始さ
れ、図３（ａ）に示すように軸受隙間ｄを生じ前部スラ
スト軸受部５ｂが静圧流体軸受としての機能を果たし、
回転体１は静圧流体軸受４，５ａ，５ｂにより固定体２
に対して回転可動に支持される。

【００１８】その後、制御装置１１より回転駆動器９に
回転駆動指令が出され、回転体１を回転駆動する（ステ
ップ１０３）。制御装置１１は回転角度検出器１０によ
り常時回転体１の回転角度を監視し、回転体１が指定さ
れた所定の割り出し位置に到達する（ステップ１０４）
と、回転駆動器９による回転駆動を終了させ、指定され
た割り出し位置を回転体１が保つように角度位置決め制
御を行う（ステップ１０５）。

【００１９】この角度位置決め制御の状態において、制
御装置１１は電磁切り替え弁６に対して前部スラスト軸
受部５ｂへの流体供給を遮断する指令を出す。これによ
り前部スラスト軸受部供給管路７ｂへの流体の供給は遮
断され、前部スラスト軸受部５ａにおける回転体１及び
固定体２の軸受面は接触を開始し、図３（ｂ）に示すよ
うに後部スラスト軸受部５ａにおいて発生している供給
流体の圧力により回転体１は固定体２に押しつけられ
（ステップ１０６）、回転体１は固定体２に固定され
る。以上で一連の割り出し動作を終了する（ステップ１
０７）。

【００２０】本実施例において、割り出し動作時の回転
体１の浮上及び接触を短時間で行うために、電磁切り替
え弁６には流体の供給を遮断した後、前部スラスト軸受
部５ｂ及び前部スラスト軸受部供給管路７ｂ内の作動流
体を速やかに軸受部５ｂから排出するためのポートを設
けてある。この排出用のポートが無い場合には、回転体
１の浮上及び接触に必要な時間が増加するが機能的に差
し支えない。

【００２１】本実施例のように静圧流体軸受５ｂの軸受
面を接触させる場合、接触回数の増加に対する軸受面の
耐久性が懸念される。このような場合には軸受構成部品
を耐摩耗性に優れたセラミックスにする等の材質の変更
や、軸受面にセラミックスを溶射する等の表面処理によ
る耐久性によって対処が可能である。

【００２２】図４に本発明の他の実施例を示す。回転体
（割り出し軸）４０１はラジアル軸受部４０４、スラス
ト軸受部４０５ａ，４０５ｂからなる静圧流体軸受によ
り固定体４０２（軸受ハウジング）に支持されている。
回転体４０１の略中央部には鍔状に突出したスラスト板
が設けられ、このスラスト板がスラスト軸受部４０５
ａ，４０５ｂによって拘束されることにより、回転体１
のスラスト方向の移動が規制されている点が、前述の図
１の実施例とは異なる点である。また、回転体４０１に
は割り出し動作時の回転駆動器４０９及び回転角度検出
器４１０が同軸上に取り付けられている。

【００２３】流体供給源４１２よりラジアル軸受部４０
４にはラジアル軸受部供給管路４０８、後部スラスト軸
受部４０５ａには後部スラスト軸受部供給管路４０７
ａ、前部スラスト軸受部４０５ｂには前部スラスト軸受
部供給管路４０７ｂが個別に設けられ、空気等の作動流
体が供給されている。前部スラスト軸受部供給管路４０
７ｂには回転駆動器４０９を制御する制御装置４１１か
らの指令により流体の供給が任意に遮断可能な電磁切り
替え弁４０６が設けられている。以上がベース４０３上
に一体となり、本発明による割り出し装置を構成してい
る。

【００２４】なお、各軸受部への流体供給管路のうち電
磁切り替え弁４０６が設けられていない４０７ａ及び４
０８の供給管路は、軸受部への供給流体圧力が等しけれ
ば同一となっても構わない。また、流体の供給を遮断す
る電磁切り替え弁４０６は別形式の電磁切り替え弁やサ
ーボバルブ等の他の手段でも構わない。

【００２５】更に回転駆動器４０９に関しては、本実施
例では非接触で回転駆動可能なビルトインタイプのモー
タを想定しているが、静圧流体軸受の回転精度を損なわ
ない形式のものであれば、他の回転駆動器でも構わな
い。回転角度検出器４１０も回転駆動器４０９と同様に
静圧流体軸受の回転精度を損なわない非接触タイプのも
のを想定しているが、所用の割り出し精度を満たし、か
つ静圧流体軸受の回転精度を損なわない形式のもので有
れば、他の回転角度検出器でも構わない。

【００２６】図５は図１の構成でラジアル軸受用の排気
管路を設けた実施例である。図５ａは固定体５２の前部
スラスト軸受部５５ｂ寄りにラジアル軸受５４用の排気
ポート５６及び排気管路５７を設けている。割り出し動
作終了後、回転体５１を固定する場合にラジアル軸受部
５４に供給されている流体は、この排気ポート５６、排
気管路５７及び後部スラスト軸受５５ａから排気され
る。

【００２７】例えば、ラジアル軸受部５４への供給流体
圧力が高い場合には、前部スラスト軸受部５５ｂの流体
供給を遮断し、後部スラスト軸受部５５ａに供給される
流体圧力によってのみ回転体を固定しようとしても、前
部スラスト軸受部５５ｂへの流体供給が遮断されること
により、後部スラスト軸受隙間は広がるため後部スラス
ト軸受隙間内の圧力は低下する。この時、ラジアル軸受
部５４から排気される流体が後部スラスト軸受部５５ａ
の圧力に打ち勝って前部スラスト軸受部５５ｂに流入
し、回転体５１の固定が出来ない場合が想定される。

【００２８】しかしながら、本実施例のようにラジアル
軸受部５４の前部スラスト軸受部５５ｂよりに排気ポー
ト５６、排気管路５７を設けることにより、ラジアル軸
受部５４からの流体の排気を促し、前部スラスト軸受隙
間へのラジアル軸受部５４から流体が侵入することがな
く、回転体５１の固定をより確実にする。

【００２９】図５ｂでは排気ポート５６、排気管路５７
を回転体５１に設け、回転体５１の貫通穴５８から排気
している。排気ポート５６は前部スラスト軸受部５５ｂ
に干渉せず、ラジアル軸受隙間の回転体軸方向延長線上
に位置する。

【００３０】図６は図４の構成で前部ラジアル軸受部６
０４の前部スラスト軸受６０５ｂ側及び後部ラジアル軸
受部６０４の後部スラスト軸受６０５ａ側にそれぞれ前
部ラジアル軸受用、後部ラジアル軸受用の排気ポート６
１３及び排気管路６１４を設け、また前部及び後部スラ
スト軸受用の排気管路を設けた実施例で、作用及び効果
は図５の実施例と同様である。

【００３１】以上、本発明について実施例に基づいて説
明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲においてさまざまな変更
が可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、割り出し
精度の高精度化を維持したまま割り出し後の割り出し軸
の傾き誤差を小さくすることが可能である。更に、割り
出し動作後の割り出し軸の固定において回転駆動以外の
駆動装置や割り出し軸の大きな移動ストロークが不要と
なり、装置の小型化と簡素化が合わせて達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の割り出し装置の一実施例を示す図。

【図２】本実施例の動作を示すフローチャート。

【図３】本実施例の回転体駆動状態（ａ）と回転体固定
状態（ｂ）を説明する図。

【図４】本発明の他の実施例を示す図。

【図５】本発明の他の実施例を示す図。

【図６】本発明の他の実施例を示す図。

【符号の説明】

１ 回転体（割り出し軸） ２ 固定体（軸受ハウジング） ３ ベース ４ ラジアル軸受部 ５ａ 後部スラスト軸受部 ５ｂ 前部スラスト軸受部 ６ 流体供給制御器（電磁切り換え弁） ７ａ 後部スラスト軸受部供給管路 ７ｂ 前部スラスト軸受部供給管路 ８ ラジアル軸受部供給管路 ９ 回転駆動器（モータ） １０ 回転角度検出器（エンコーダ） １１ 制御装置 １２ 流体供給源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体を固定体に対してラジアル方向及
   びスラスト方向に拘束して支持する静圧流体軸受と、前
   記回転体を前記固定体に対して回転駆動する回転駆動器
   と、前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出器
   と、前記回転角度検出器によって検出された回転角度に
   基づいて前記回転駆動器を制御する制御手段を有する割
   り出し装置において、前記静圧流体軸受のスラスト方向
   の一対の軸受部のそれぞれに個別の流体供給回路を設
   け、前記流体供給回路の少なくともの一方には前記制御
   手段からの指令に応じて前記スラスト軸受部への流体の
   供給を制御する流体制御器を設け、割り出し動作終了後
   に前記回転体と前記スラスト軸受部の一方の側の前記固
   定体の軸受面を接触させて前記回転体を固定し、割り出
   し動作を終了することを特徴とする割り出し装置。
2. 【請求項２】 ラジアル軸受部用の排気管路を割り出し
   動作後に接触されるスラスト軸受部側の前記固定体ある
   いは前記回転体に設けたことを特徴とする請求項１に記
   載の割り出し装置。