JPH10337627A - チルト機能付きロータリテーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型化、割出し角度の高精度化及びコストパフ
ォーマンスが高いチルト機能付きロータリテーブルを提
供する。 【解決手段】モータ２４の回転を減速させる機構として
遊星歯車２６を含む減速ギア機構を使用し、遊星歯車２
６のキャリア２６ｃの出力軸２６ｅ側をテーブルターン
機構側に連結し、遊星歯車２６のリングギア２６ｄをテ
ーブルチルト機構に連結する。また、テーブルターン機
構及びテーブルチルト機構をそれぞれ拘束するハースカ
ップリング３８及び４２を設置する。そして、ハースカ
ップリング３８によってテーブルターン機構を拘束する
ことにより、モータ２４の駆動力を遊星歯車２６を介し
てテーブルチルト機構に伝達し、ハースカップリング４
２によってテーブルチルト機構を拘束することにより、
モータ２４の駆動力を遊星歯車２６を介してテーブルタ
ーン機構に伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はチルト機能付きロー
タリテーブルに係り、工具と被加工部位の相対位置関係
を種々の立体角に配置して加工しなければならないよう
な複雑な部品、特に自動車エンジン等の被加工物をテー
ブル上に搭載し、その被加工物を加工するために被加工
物の姿勢を制御するためのチルト機能付きロータリテー
ブルの新規な構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のチルト機能付きロータリテーブル
は、テーブルターン用モータとテーブルチルト用モータ
の２個のモータでそれぞれテーブルターン機構とテーブ
ルチルト機構を駆動していた。そのため２個のモータの
ための２系統のドライブコントロール回路もチルト機能
付きロータリテーブルの外部に設置されていた。

【０００３】また、モータの回転速度を減速させる減速
機構として、ウォーム減速機構を使用している。即ち、
モータからの駆動力によってウォームを回転させ、この
ウォームに噛み合うウォームホイールを回転させること
によってテーブルをターンさせ又はチルトさせるように
している。更に、テーブルには、被加工物を加工（例え
ば、切削加工）する際の負荷や、自重等によってテーブ
ルチルト方向あるいはテーブルターン方向に回転モーメ
ントが生じるが、従来はこの回転モーメントに対抗して
テーブルの割出し角度位置を保持するために、サーボロ
ックや油圧等を利用したブレーキを使用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
チルト機能付きロータリテーブルには、下記のようない
くつかの問題点があった。第１の問題点は、効率の悪い
ウォーム減速機構を使用しているため、出力、サイズと
も大きなサーボモータを使用する必要があり、この大き
なサイズのサーボモータとウォーム減速機構の２セット
によるテーブルターン機構とテーブルチルト機構によっ
て外形寸法が肥大化していた。

【０００５】第２の問題点は、２系統のドライブコント
ロール回路部がチルト機能付きロータリテーブルの外に
別体で配置されることで、余分の配置スペースと煩雑な
配線処理が必要なことであった。第３の問題点は、テー
ブルの割出し角度位置を保持するための拘束力が十分で
ないことであった。さらに詳しくは、被加工物への切削
トルク、ワーク自重による回転モーメント等の外部負荷
に対する割出し角度保持は、サーボロックによるか油圧
ブレーキによるかであったが、いずれも十分ではなく、
加工中に割出し角度位置が変動するおそれがあった。出
力軸に高価なインダクトシン等の角度位置検出器を配し
て高い分割精度を得るような工夫をしているが、実切削
状態ではその負荷に耐え切れず割出し角度保持ができ
ず、このことは等価的に割出し角度精度が悪いことに他
ならなかった。

【０００６】第４の問題点は、効率の悪いウォーム減速
機構及びサイズの大きいサーボモータを使用しているた
めコストパフォーマンスが高くないことであった。本発
明はこのような事情に鑑みてなされたもので、上記問題
点を解決することができるチルト機能付きロータリテー
ブルを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、被加工物が搭載されるテーブルと、前記テ
ーブルの上面と直交するターン軸と、該ターン軸と同軸
上に配設された入力ギアとを有し、該入力ギアに駆動力
が伝達されることにより前記テーブルをターン軸の回り
に回転させるテーブルターン機構と、前記テーブルの上
面と平行なチルト軸と、該チルト軸と同軸上に配設され
た入力ギアとを有し、該入力ギアに駆動力が伝達される
ことにより前記テーブルをチルト軸の回りに回動させる
テーブルチルト機構と、モータと、前記モータからの駆
動力を入力する遊星歯車を含み、該遊星歯車の第１の出
力軸の駆動力を前記テーブルターン機構の入力ギアに伝
達し、前記遊星歯車の第２の出力軸の駆動力を前記テー
ブルチルト機構の入力ギアに伝達する減速ギア機構と、
前記テーブルターン機構の回転を拘束するターン拘束手
段と、前記テーブルチルト機構の回動を拘束するチルト
拘束手段とを備え、前記テーブルターン機構及びテーブ
ルチルト機構のうちのいずれか一方の拘束を解除するこ
とによって解除された機構側に、前記モータからの駆動
力を前記減速ギア機構を介して伝達可能にしたことを特
徴としている。

【０００８】即ち、本発明に係るチルト機能付きロータ
リテーブルは、減速機構として遊星歯車を使用すること
により、唯一のモータでテーブルターン機構及びテーブ
ルチルト機構の２系統の機構を駆動可能にし、これによ
り外形寸法が小さくできるようにしている。また、前記
遊星歯車の入出力軸と前記テーブルチルト機構のチルト
軸とを同軸上に配置することにより、遊星歯車の第１の
出力軸並びに第２の出力軸とテーブルターン機構並びに
テーブルチルト機構との連結をシンプルにし、よりコン
パクトにしている。更に、前記遊星歯車の入出力軸と前
記テーブルチルト機構のチルト軸とを平行に配置するこ
とにより、具体的にはチルト軸がテーブル上の被加工物
側により近づくように配置することにより、被加工物の
サイズ・重量がテーブルターン機構に比較して大きく、
チルト時の力学的バランスを取る必要がある用途向けに
は、最適な形にすることができる。

【０００９】尚、１個のモータで２系統の機構を駆動す
ることは、２個のモータの同時駆動による高速性を犠牲
にするものであるが、本発明では別の観点からこの問題
を解決している。即ち、本発明では、減速機構として遊
星歯車を使用しているため、その効率はウォーム減速機
構に比べて約２倍の高さを持つ。その分だけ高速駆動が
できる小型モータを採用することができ、２軸トータル
の割出し拘束動作で所要時間はほとんど変わらなく、か
つ１軸の割出し拘束動作では所要時間が約半分という高
パフォーマンスが得られた。

【００１０】また、１個のモータで２系統の機構を駆動
することは、ドライブコントロール回路部を１系統にで
き、配線が簡単になる上、メカニズムの空きスペースを
有効利用する形で、チルト機能付きロータリテーブル内
にオールインワンで組み込み可能となり、外部に特別に
ドライブコントロール回路部の設置場所を確保する必要
がなくなる。

【００１１】更に本発明の態様によれば、ターン拘束手
段及びチルト拘束手段として、ハースカップリング、カ
ービックカップリング、あるいは回転体の一定角度毎に
穿設された穴にピンを挿入する拘束手段等の、一定角度
毎に固定部材と噛合又は係合可能な角度割り出し拘束手
段を採用することにより、大きな負荷に対する角度保持
剛性を格段に大きくすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るチルト機能付きロータリテーブルの好ましい実施の形
態について詳説する。図１は本発明に係るチルト機能付
きロータリテーブルの第１の実施の形態を示す縦断面図
であり、図２は図１に示したチルト機能付きロータリテ
ーブルのメカニズムを模式化して記述した機構図であ
る。

【００１３】これらの図面に示すように、被加工物を載
せて旋回（ターン）あるいは傾斜（チルト）するテーブ
ル１０は、テーブル１０の上面と直交するように一体的
に組み付けられたターン軸１２とともに内側ハウジング
１４に軸受１５および軸受１６を介して回転自在に保持
されている。ターン軸１２には、ターン軸１２と同軸上
にリングギア２０が一体的に組み付けられており、外側
ハウジング２２上に組み付けられたモータ２４に連結さ
れた遊星歯車２６のキャリア２６ｃの出力軸２６ｅに固
着されている傘歯車２８に噛み合う傘歯車３０に一体的
に組み付けられている平歯車３２と噛み合っている。

【００１４】一方、内側ハウジング１４は、テーブル１
０の上面と平行なチルト軸１８を備えており、チルト軸
１８の一端１８ａは外側ハウジング２２に組み付けられ
た軸受３４によってが回転自在に支持され、他端１８ｂ
は遊星歯車２６のリングギア２６ｄと固着され、リング
ギア２６ｄが外側ハウジング２２に組み付けられた軸受
３６によって回転自在に支持されている。尚、チルト軸
１８とリングギア２６ｄとは、同軸上に配置されてい
る。

【００１５】ここで、遊星歯車２６の機構について説明
する。モータ２４にサンギア２６ａ（入力軸と一体）が
連結され、サンギア２６ａには複数個のプラネタリギア
２６ｂがキャリア２６ｃによって支持され噛み合ってい
る。一方、プラネタリギア２６ｂは内周に歯が切ってあ
るリングギア２６ｄに噛合っている。いま、リングギア
２６ｄがサンギア２６ａに対して相対的に回転不能に固
定されている状態で、モータ２４によってサンギア２６
ａを回転させると、プラネタリギア２６ｂは自転すると
ともにサンギア２６ａの軸周りに公転する。即ち、サン
ギア２６ａの回転がある比率で減速されてキャリア２６
ｃに出力される。また、キャリア２６ｃがサンギア２６
ａに対して相対的に回転不能に固定されている状態で、
モータ２４によってサンギア２６ａを回転させると、サ
ンギア２６ａの回転はある比率で減速されてリングギア
２６ｄの回転に変換されて出力される。即ち、このタイ
プの遊星歯車は、減速機兼出力切替えスイッチとしての
役割を果たす。

【００１６】本発明の機構の動作説明に戻ると、上記の
遊星歯車２６の動作により、内側ハウジング１４が軸受
３４及び軸受３６の中で回転しないように、即ちリング
ギア２６ｄが内側ハウジング１４に対して固定される
と、モータ２４の回転によってキャリア２６ｃの出力軸
２６ｅが回転し、テーブル１０が旋回する。これによ
り、テーブル１０のターン方向の割出し動作が可能にな
る。

【００１７】一方、テーブル１０をターン軸１２周りに
回転しないように固定する、即ちキャリア２６ｃを固定
すると、モータ２４の回転によってリングギア２６ｄ
（チルト軸１８）が回動し、テーブル１０が傾動する。
これにより、テーブル１０のチルト方向の割出し動作が
可能になる。次に、テーブル１０がターン軸１２を中心
にして回転しないように固定し、チルト軸１８を中心に
して回転するモード（チルト軸回転／ターン軸拘束モー
ド）について説明する。

【００１８】まず、テーブル１０がターン軸１２を中心
にして回転しないように拘束する手段について説明す
る。この拘束手段として、ターン軸１２の周りには、い
わゆるスリーピースのハースカップリング３８が組み込
まれている。図上で上面に略台形の断面形状で放射状に
複数の等ピッチの歯が切られているリング状の部材３８
ｃが、ターン軸１２の軸方向に移動自在に配設されたリ
ング状の部材３９に連結されている。このリング状の部
材３９には、図では１個しか示していないが、複数個の
油圧シリンダ４０のピストン４０ａが連結されている。

【００１９】前記部材３８ｃと対向する側には、部材３
８ｃの面と同様の歯が切られているリング上の２個の部
材３８ａ及び３８ｂが、半径方向にリングが重なるよう
に配置されている。部材３８ａは内側ハウジング１４に
固着されており、部材３８ｂはターン軸１２に固着され
ている。３個の部材の歯の噛み合いに関する寸法・位置
関係は、油圧シリンダ４０を作動させて部材３８ｃを部
材３８ａ及び部材３８ｂ側に押し付け、３個の部材の歯
が噛合った状態では基本的に各部材の円周方向の相対的
なガタが生じないような歯の寸法・部材の位置関係にな
るように予め設けてある。

【００２０】従って、油圧シリンダ４０が部材３８ｃを
部材３８ａ及び部材３８ｂから離すように作動している
ときは、歯の相互噛み合いはなく、部材３８ｂはターン
軸１２と一緒に回転可能である。一方、図３に示すよう
に油圧シリンダ４０を作動させることにより、部材３８
ｃの歯をそれぞれ部材３８ａ及び部材３８ｂの歯に噛み
合わせる。部材３８ａは内側ハウジング１４に固定され
ているため、部材３８ｃを介して部材３８ｂは回転不能
となり、ターン軸１２は固定される。この状態で油圧シ
リンダ４０を作動させ続けることにより、テーブルター
ン機構の割出し拘束（テーブル１０のターン方向の割出
し拘束）が保持されることになる。尚、油圧シリンダ４
０を作動させる際には、図示していないが、ターン軸１
２の回転角検出器（具体的には、モータ軸に組込むロー
タリエンコーダ）により歯の噛み合わ可能な所望の旋回
角が検出され、その検出した旋回角でテーブル１０のタ
ーン動作を停止させたのちに行う。

【００２１】このようにしてテーブル１０をターン軸１
２周りに回転しないように固定し（即ち、キャリア２６
ｃを固定し）、モータ２４を回転させると、その回転に
よってリングギア２６ｄ（チルト軸１８）が回動し、テ
ーブル１０が傾動する。次に、テーブル１０がチルト軸
１８を中心にして回転しないように固定し、ターン軸１
２を中心にして回転するモード（チルト軸拘束／ターン
軸回転モード）について説明する。

【００２２】まず、テーブル１０がチルト軸１８を中心
にして回転しないように拘束する手段について説明す
る。この拘束手段として、上記ハースカップリング３８
と同様に内側ハウジング１４と一体のチルト軸１８の一
端１８ａを取り囲むように、スリーピースのハースカッ
プリング４２が組み込まれている。図上で左側の面に放
射状に複数の等ピッチの歯が切られているリング状の部
材４２ｃが、油圧シリンダ４４のピストン４４ａに連結
されている。このピストン４４ａは、チルト軸１８の一
端１８ａにガイドされ、チルト軸１８の軸方向に移動自
在に配設されている。 前記部材４２ｃと対向する側に
は、部材４２ｃの面と同様の歯が切られているリング上
の２個の部材４２ａ及び４２ｂが、半径方向にリングが
重なるように配置されている。部材４２ａは外側ハウジ
ング２２に固着されており、部材４２ｂはチルト軸１８
の一端１８ａに固着されている。

【００２３】従って、油圧シリンダ４４が部材４２ｃを
部材４２ａ及び部材４２ｂから離すように作動している
ときは、歯の相互噛み合いはなく、部材４３ｂは内側ハ
ウジング１４（チルト軸１８）と一緒に回転可能であ
る。一方、図４に示すように油圧シリンダ４４を作動さ
せることにより、部材４２ｃの歯をそれぞれ部材４２ａ
及び部材４２ｂの歯に噛み合わせる。部材４２ａは外側
ハウジング２２に固定されているため、部材４２ｃを介
して部材４２ｂは回転不能となり、チルト軸１８は固定
される。この状態で油圧シリンダ４４を作動させ続ける
ことにより、テーブルターン機構の割出し拘束（テーブ
ル１０のターン方向の割出し拘束）が保持されることに
なる。尚、油圧シリンダ４４を作動させる際には、チル
ト軸１８の回転角検出器により歯の噛み合わ可能な所望
の傾斜角が検出され、その検出した傾斜角でテーブル１
０のチルト動作を停止させたのちに行う。

【００２４】このようにしてテーブル１０をチルト軸１
８周りに回転しないように固定し（即ち、リングギア２
６ｄを固定し）、モータ２４を回転させると、その回転
によってキャリア２６ｃの出力軸２６ｅが回転し、テー
ブル１０が旋回する。尚、この実施の形態では、拘束手
段としてハースカップリングを使用したが、これに限ら
ず、カービックカップリング、あるいは回転体の一定角
度毎に穿設された穴にピンを挿入する拘束手段等を使用
することができ、これらの拘束手段によれば、大きな負
荷に対する角度保持剛性を格段に大きくすることができ
る。また、図１において、４６は後述する電気回路の設
置空間であり、４８は油圧バルブの設置空間であり、メ
カニズムの空きスペースを有効利用して電気回路等をオ
ールインワンで組み込み可能となっている。

【００２５】図５は本発明に係るチルト機能付きロータ
リテーブルの第２の実施の形態を示す機構図である。こ
のチルト機能付きロータリテーブルは、ハースカップリ
ング４２の部材４２ｃを動作させる手段として、皿バネ
５０と油圧シリンダ５２を使用している点で、図２に示
した上記第１の実施の形態と相違する。尚、その他の機
構は、図２に示したものと同一であるため、その説明は
省略する。

【００２６】即ち、皿バネ５０は、チルト軸１８の一端
１８ａに挿入されるとともに、外側ハウジング２２とハ
ースカップリング４２の部材４２ｃとの間に配置され、
部材４２ｃを常時部材４２ａ及び部材４２ｂと噛み合う
方向にバネ付勢している。また、油圧シリンダ５２は、
皿バネ５０の付勢力に抗して部材４２ｃを部材４２ａ及
び部材４２ｂから離すように作動できるようになってい
る。

【００２７】即ち、チルト機能付きロータリテーブル
は、使用中にテーブルのクランプがなされていない状態
で電源が落ち、あるいはテーブルがクランプされた状態
で電源が正常に落とされた後、メンテナンス等の何らか
の理由でテーブル上に被加工物が載ったままクランプが
外れる場合が想定される。この場合には、重力によりテ
ーブルが不用意に旋回あるいは傾斜し、人あるいは機械
そのものに危害が及ぶことが想定される。

【００２８】このような不具合が生じないように上記皿
バネ５０を使用し、通常電源が入っておらず、油圧も活
性化されていないときには、機械的にバネ力等でカップ
リングが噛み合う方向にバイアスをかけておき、これに
よりテーブルが不用意に旋回あるいは傾斜しないように
し、電源投入後正常な制御動作によりカップリングの噛
み合い状態を外して次の割出し動作等を行うことができ
るようにしている。また、カップリングが噛み合ってい
ない状態で電源が落ちても、カップリングには常に噛み
合う方向に付勢力が加えられているため、テーブルが旋
回あるいは傾斜しようとして動き出しても歯が噛み合え
る状態にきたところで噛み合うため、それ以上の動きは
止まって安全な状態となる。

【００２９】尚、図５では、チルト軸１８に皿バネ５０
を取り付けた例を示したが、テーブル１０のターン軸に
取り付けるようにしてもよく、更にバネの種類も皿バネ
に限らず、コイルバネ等を使用してもよい。図６は本発
明に係るチルト機能付きロータリテーブルの第３の実施
の形態を示す機構図である。

【００３０】このチルト機能付きロータリテーブルは、
遊星歯車５６のリングギア出力がテーブルターン機構に
使用され、遊星歯車のキャリア出力がテーブルチルト機
構に使用されている点で、図２に示した上記第１の実施
の形態と相違する。即ち、モータ５４は内側ハウジング
１４内に固定され、遊星歯車５６のキャリア５６ｃが外
側ハウジング２２に固定されている。この遊星歯車５６
のリングギア５６ｄは、軸受５８によって内側ハウジン
グ１４内に回転自在に配設されている。また、このリン
グギア５６ｄには、ターン軸１２と同軸上に固定された
傘歯車６０と噛み合う傘歯車６２がリングギア５６ｄと
同軸上に固定されている。尚、遊星歯車５６の入出力軸
は、図２に示した遊星歯車２６と同様にチルト軸１８と
同軸上に配置されている。

【００３１】従って、ハースカップリング３８によって
テーブル１０がターン軸１２を中心にして回転しないよ
うに固定すると、リングギア５６ｄと内側ハウジング１
４ととは相対的に回転不能に固定される。ここで、モー
タ５４を回転させると、その回転はサンギア５６ａ及び
プラネタリギア５６ｂを介してキャリア５６ｃに伝達さ
れ、キャリア５６ｃが固着されている外側ハウジング２
２が内側ハウジング１４に対して相対的に回る、実際は
外側ハウジング２２は固定されているので、リングギア
５６ｄとともに内側ハウジング１４が回転し、テーブル
１０がチルト軸１８を中心にして回転する。

【００３２】一方、ハースカップリング４２によってテ
ーブル１０がチルト軸１８を中心にして回転しないよう
に固定すると、内側ハウジング１４と外側ハウジング２
２とは相対的に回転不能に固定される。ここで、モータ
５４を回転させると、サンギア５６ａ及びプラネタリギ
ア５６ｂを介してリングギア５６ｄが回転し、このリン
グギア５６ｄの回転により傘歯車６２及び６０が回転
し、テーブル１０がターン軸１２を中心にして回転す
る。

【００３３】図７は本発明に係るチルト機能付きロータ
リテーブルの第４の実施の形態を示す機構図である。こ
のチルト機能付きロータリテーブルは、遊星歯車６４の
入出力軸が内側ハウジング１４のチルト軸１８と平行に
なるように遊星歯車６４が配置されている。これによ
り、チルト軸１８をテーブル１０に近づけ、チルト軸１
８周りに大きなモーメントが加わらないようにしてい
る。この遊星歯車６４のキャリア６４ｃの出力軸６４ｅ
には平歯車６６が取り付けられ、この平歯車６６が外側
ハウジング２２に固定された内歯歯車６８に噛み合って
いる。内歯歯車６８の中心はチルト軸１８の中心線上に
あり、内歯の存在領域は全周ではなく外側ハウジング２
２のテーブル１０の上端より低い位置にある領域だけで
ある。その理由は、テーブル１０の上方において、被加
工物の加工のための工具アクセス等の障害になるような
突出を避けるためである。

【００３４】また、リングギア６４ｄには、ターン軸１
２と同軸上に固定された傘歯車７０と噛み合う傘歯車７
２がリングギア６４ｄと同軸上に固定されている。図８
は本発明に係るチルト機能付きロータリテーブルの第５
の実施の形態を示す機構図である。このチルト機能付き
ロータリテーブルは、遊星歯車７４のリングギア出力が
テーブルチルト機構に使用され、遊星歯車７４のキャリ
ア出力がテーブルターン機構に使用されている点で、図
７に示した上記第４の実施の形態と相違する。

【００３５】即ち、遊星歯車７４のリングギア７４ｄに
は平歯車７６が取り付けられ、この平歯車７６が外側ハ
ウジング２２に固定された外歯歯車７８に噛み合ってい
る。外歯歯車７８の中心はチルト軸１８の中心線上にあ
り、外歯の存在領域は全周ではなく外側ハウジング２２
のテーブル１０の上端より低い位置にある領域だけであ
る。また、遊星歯車７４のキャリア７４ｃの出力軸７４
ｅには傘歯車９６が取り付けられ、この傘歯車９６から
傘歯車９８、平歯車８０及びリングギア８２を介してテ
ーブル１０に駆動力を伝達できるようになっている。

【００３６】図９は本発明に係るチルト機能付きロータ
リテーブルの第６の実施の形態を示す機構図である。こ
のチルト機能付きロータリテーブルは、モータ８４と遊
星歯車８６の組み合わせの姿勢が水平から垂直に変わっ
ている点で、上述した実施の形態と相違する。また、図
８に示した第５の実施の形態では、遊星歯車７４のキャ
リア出力がテーブルターン機構に使用され、遊星歯車７
４のリングギア出力がテーブルチルト機構に使用されて
いるのに対し、図９に示した第６の実施の形態では、遊
星歯車８６のリングギア出力がテーブルターン機構に使
用され、遊星歯車８６のキャリア出力がテーブルチルト
機構に使用されている点で相違する。

【００３７】図１０は本発明に係るチルト機能付きロー
タリテーブルの第７の実施の形態を示す機構図である。
このチルト機能付きロータリテーブルは、図６に示した
第３の実施の形態と比較してモータ８８と遊星歯車９０
の組み合わせの姿勢が水平から垂直に変わっている点で
相違する。

【００３８】図１１は本発明に係るチルト機能付きロー
タリテーブルの第８の実施の形態を示す機構図である。
このチルト機能付きロータリテーブルは、２個のモータ
（基準モータ２４、補助モータ２４’）のシザーズ制
御、合力制御によるノーバックラッシの制御を可能にし
たものである。図２に示した第１の実施の形態と比較し
て、テーブルターン機構及びテーブルチルト機構を駆動
するための基準モータ２４及び遊星歯車２６等の基準駆
動手段の他に、更にテーブルターン機構及びテーブルチ
ルト機構に所望の駆動トルクを付与するための役割も兼
ね備えた補助モータ２４’及び遊星歯車２６’等の補助
駆動手段が、内側ハウジング１４に基準駆動手段と対称
位置に設けらている点で相違する。この第８の実施の形
態の目的と効果は、第１は最終割り出し位置のバックラ
ッシの除去であり、第２は１個の大きなモータより小さ
なモータ２個にすることにより遊星歯車も容量の小さい
ものが使用でき、全体のサイズの小型化、普及品に近い
モータおよび遊星歯車が使えることによる低コスト化で
ある。また、テーブルターン機構及びテーブルチルト機
構の回転をそれぞれ拘束する拘束手段として、図２に示
したハースカップリング３８及び４２の代わりに、ブレ
ーキ１００及び１０２を使用している点で相違する。

【００３９】ブレーキ１００は、油圧シリンダ１００ａ
のピストンロッドが出る方向に作用したときに、リング
形状の摩擦部材１００ｂが軸方向に詰まり、その分ター
ン軸１２の半径方向に広がろうとしてターン軸１２を締
め付けるように動作する。同様に、ブレーキ１０２は、
油圧シリンダ１０２ａのピストンロッドが出る方向に作
用したときに、リング形状の摩擦部材１０２ｂが軸方向
に詰まり、その分チルト軸１８の半径方向に広がろうと
してチルト軸１８を締め付けるように動作する。

【００４０】これらのブレーキ１００及び１０２を使用
することにより、テーブル１０を任意の旋回角及び任意
の傾斜角で固定することができる。尚、ブレーキの構成
は上記実施の形態に限らず種々のものが適用でき、油
圧、空圧又は電磁方式のものがある。また、基準モータ
２４及び補助モータ２４’のシザーズ制御、合力制御に
よるノーバックラッシの制御の詳細については後述す
る。

【００４１】図１２及び図１３はそれぞれ本発明に係る
チルト機能付きロータリテーブルの第９及び第１０の実
施の形態を示す機構図である。図１２に示した第９の実
施の形態は、図１１の第８の実施の形態と比較して、更
に図２に示したハースカップリング３８及び４２が設け
られている点で相違する。

【００４２】図１３に示した第１０の実施の形態は、図
１２に第９の実施の形態と比較して、更にターン軸１２
及びチルト軸１８にそれぞれロータリインダクトシン、
レゾルバ等の角度検出器１０４及び１０６が取り付けら
れている点で相違する。これらの角度検出器１０４及び
１０６を使用することにより、テーブル１０の旋回角及
び傾斜角をフィードバックによるサーボ制御を行うこと
ができる。即ち、シザーズ制御、合力制御でノーバック
ラッシの制御ができてもモータに直結する角度検出器で
は、例えば0.001 °の単位で割出し設定をしようとして
も最小単位以下で端数がでるため丸めが必要になり、誤
差の積み重ねの要因になるが、上記ターン軸１２及びチ
ルト軸１８に設けた角度検出器１０４及び１０６を使用
することにより、誤差が累算されることがない。

【００４３】尚、第１の実施の形態から第１０の実施の
形態に示した遊星歯車は、単段の遊星歯車を使用したオ
ーソドックスなものであるが、２段以上の遊星歯車を組
み合わせたものや、不思議歯車機構を使用したもの等、
２方向の出力切替えができるものなら如何なるものでも
よい。また、図１１乃至図１３に示した実施の形態はモ
ータを２個使用しているが、従来技術におけるターン機
構およびチルト機構各々に１個ずつモータを使う方式と
は全く異なるもので、本質的にモータを１個使用する構
造の延長上にあるものであり、性能の更なる改善に２個
目のモータを使用していることに注意すべきである。

【００４４】次に、図１１乃至図１３に示した実施の形
態の基準モータ２４及び補助モータ２４’のシザーズ制
御、合力制御によるノーバックラッシの制御について説
明する。基準モータ２４及び補助モータ２４’の２台の
モータを用い、基準モータ２４は位置制御モードで使用
し、補助モータ２４’はトルク制御モードで使用する。
即ち、テーブルの回転及びその位置決めは、基準モータ
２４によって行い、テーブルの移動中は補助モータ２
４’はトルクを発生しない。基準モータ２４での位置決
めが完了後、基準モータ２４及び補助モータ２４’にそ
れぞれ適宜のトルクを発生させる。

【００４５】図１４乃至図１９を用いてシザーズ制御、
合力制御によるテーブルターン機構のノーバックラッシ
の制御について原理的に説明する。図１４乃至図１６に
おいて、２０はターン軸と同軸に取り付けられたリング
ギアであり、３２はリングギア２０と噛み合う基準モー
タ２４側のギアであり、３２’はリングギア２０と噛み
合う補助モータ２４側のギアである。

【００４６】図１４に示すように被加工物等の偏荷重に
よるリングギア２０に加わる負荷トルクＴ_LOに対抗する
べき基準モータ側及び補助モータ側のギア３２および３
２’回りのトルクをモータ軸に換算したトルクをＴ_L 、
モータによるバックラッシ補正加圧トルク（目標値）を
Ｔ_C 、Ｔ_C のギア３２および３２’回りの換算値をＴ _CO
とする。ここに説明を単純かつ正確にするために基準モ
ータ側のメカニズムと補助モータ側のメカニズムを各々
同一としている。尚、基準モータ及び補助モータ並びに
ギア３２、３２’の回転方向及びトルクは、図１４上で
リングギア２０を時計回りに回そうとする方向を正と
し、反時計回りに回そうとする方向を負とする。

【００４７】さて、図１７乃至図１９に示すように基準
モータでの位置決めが完了後、基準モータの電流値から
Ｔ_L の大きさ及び方向を検出する。続いて、基準モータ
側のトルクが目標値Ｔ_C となるように基準モータをトル
ク制御する。図１４及び図１７に示すようにＴ_L の大き
さが、目標値Ｔ_C 以下の場合には、基準モータ側の受け
るトルクＴ_L が、目標値Ｔ_C となるように補助モータ側
のトルクを制御する。図１４及び図１７では、Ｔ_L ＝０
となっているため、補助モータ側のギア３２’に、目標
値Ｔ_COとは逆方向（時計回り方向）にトルクＴ_COが付加
されるように補助モータ２４’をトルク制御する（反力
モード）。

【００４８】また、図１５及び図１８に示すようにＴ_L
の大きさが、目標値Ｔ_C よりも大きく、Ｔ_L が正の場合
には、補助モータ側のギア３２’に、反時計回り方向に
トルク（Ｔ_LO−Ｔ_CO）が付加されるように、また基準モ
ータ側ギア３２に反時計回り方向にトルクＴ_COが付加さ
れるように、補助モータ２４’および基準モータ２４を
トルク制御する（合力モード）。

【００４９】更に、図１６及び図１９に示すようにＴ_L
の大きさが、目標値Ｔ_C よりも大きく、Ｔ_L が負の場合
には、補助モータ側のギア３２’に、時計回り方向にト
ルク（｜Ｔ_LO｜−Ｔ_CO＝−（Ｔ_LO＋Ｔ_CO））が付加され
るようにまた、基準モータ側のギア３２に時計回り方向
にトルクＴ_COが付加されるように補助モータ２４’およ
び基準モータ２４をトルク制御する（合力モード）。
尚、基準モータ側がギア３２の回転方向が基準方向とは
逆方向（時計回り方向）であるため、上記トルク制御を
行う前に、基準モータ２４の位置決め位置をバックラッ
シ量（ΔＬ）に相当する分だけオフセットし、バックラ
ッシ補正移動させている（図１９参照）。

【００５０】図２０は図１１乃至図１３に示した実施の
形態の電気回路を示すブロック図である。尚、簡単のた
めに、ここではテーブルターン機構を駆動する電気回路
を示しているが、同一のモータによってテーブルチルト
機構も駆動するようにしているため、電気回路の大部分
は共用されている。位置指令発生器１１０は、目標とす
るテーブルの旋回位置に対応する位置指令信号を加算器
１１２の正入力に出力する。加算器１１２の負入力に
は、基準モータ２４の回転に応じたパルスを出力するパ
ルスジェネレータ１１４のパルスをカウントするカウン
タ１１６からカウント値（即ち、テーブルの現在の旋回
位置を示す信号）が加えられており、加算器１１２はこ
れらの２入力信号の偏差を求め、その偏差信号を位置制
御器１１８を介して加算器１２０の正入力に加える。加
算器１２０の負入力には、パルスジェネレータ１１４か
ら回転速度に対応したパルス信号が加えられており、加
算器１２０はこれらの２入力信号の偏差を求め、その偏
差信号を速度制御器１２２を介して加算器１２４の正入
力に加える。加算器１２４の負入力には、電流検出器１
２６から基準モータ２４に流される電流の電流値が加え
られており、加算器１２４はこれらの２入力信号の偏差
を求め、その偏差信号を電流制御器１２８を介して基準
モータ２４に出力する。尚、位置制御器１１８、速度制
御器１２２及び電流制御器１２８は、例えば補償回路等
を含み、制御系の速応性を向上させるとともに、定常偏
差を減少させて制御の精度を高めるように作用するもの
である。

【００５１】上記のようにして基準モータ２４は、テー
ブルの旋回位置が位置指令発生器１１０で指令した位置
になるように駆動され、テーブルの位置決めを行う。バ
ックラッシ補正制御器１３０は、テーブルの位置決め完
了後、速度制御器１２２から出力されている電流値から
Ｔ_L の大きさ及び方向を検出する。その後、バックラッ
シ補正制御器１３０は、検出したＴ_L の大きさ及び方向
に基づいて、バックラッシ補正移動が必要な場合には、
所定のバックラッシ量に相当する分だけ前記位置指令発
生器１１０から出力される位置指令をオフセットする。
また、バックラッシ補正移動が不要な場合又はバックラ
ッシ補正移動が完了すると、基準モータ側のトルクが目
標値Ｔ_C となるように前記速度制御器１２２から所定の
トルク指令（電流値）を出力させるとともに、基準モー
タ側が受けるトルクが目標値Ｔ_C となるように補助モー
タ２４’のトルクの大きさと方向を制御するための補助
モータトルク指令（電流値）を加算器１３２に出力す
る。加算器１３２、電流制御器１３４及び電流検出器１
３６は、基準モータ側の加算器１２４、電流制御器１２
８及び電流検出器１２６と同様に作用し、補助モータ２
４’をトルク制御する。

【００５２】このようにしてモータ２個のシザーズ制
御、合力制御を行うことにより、偏荷重等の外力に影響
されない再現性の高いバックラッシ補正ができ、またバ
ックラッシ要素に対する加圧力を一定にしているため、
加圧力によってバックラッシ量が変化するようなバック
ラッシ要素に対しても再現性の高いバックラッシ補正が
できる。更に、外力負荷が大きい場合に、負荷を補助モ
ータに分散できるため、モータ容量を小さくできる。

【００５３】上記制御が完了すると、ブレーキ又はハー
スカップリングを作動させ、テーブルの割出し角度を保
持させる。尚、テーブルの割出し角度がハースカップリ
ングによって割出し可能な場合には、ハースカップリン
グを優先させ、割出し不能な場合にはブレーキを使用す
る。また、上記実施の形態では、テーブルターン機構の
駆動制御について説明したが、テーブルチルト機構の駆
動制御も同様にして行われる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、減
速機構として遊星歯車を使用し、遊星歯車の２つの出力
軸をそれぞれテーブルターン機構とテーブルチルト機構
とに連結するようにしたため、１個のモータでテーブル
ターン機構及びテーブルチルト機構の２系統の機構を駆
動することができる。また、１個のモータで２系統の機
構を駆動することにより、装置の外形寸法を小さくする
ことができる。更に、遊星歯車の効率は、従来のウォー
ム減速機構に比べて約２倍の高さを持ち、その分だけ高
速駆動ができる小型モータを採用することができ、ドラ
イブコントロール回路部を１系統にでき、配線が簡単に
なる上、メカニズムの空きスペースを有効利用する形
で、チルト機能付きロータリテーブル内にオールインワ
ンで組み込み可能となり、外部に特別にドライブコント
ロール回路部の設置場所を確保する必要がなくなるとい
う利点がある。更にまた、テーブルの拘束手段として、
ハースカップリング、カービックカップリング等の一定
角度毎に固定部材と噛合又は係合可能な角度割り出し拘
束手段を採用したため、大きな負荷に対する角度保持剛
性を格段に大きくすることができる。また、基準モータ
及び補助モータをシザーズ制御及び合力制御し、バック
ラッシ補正を行う場合にも、従来のものに比べてモータ
の数を半減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るチルト機能付きロータリテ
ーブルの第１の実施の形態を示す縦断面図である。

【図２】図２は図１に示したチルト機能付きロータリテ
ーブルのメカニズムを模式化して記述した機構図であ
る。

【図３】図３は図２に示した機構において、テーブルタ
ーン機構を拘束し、テーブルチルト機構の回転可能にし
た場合の機構図である。

【図４】図４は図２に示した機構において、テーブルタ
ーン機構を回転可能にし、テーブルチルト機構を拘束し
た場合の機構図である。

【図５】図５は本発明に係るチルト機能付きロータリテ
ーブルの第２の実施の形態を示す機構図である。

【図６】図６は本発明に係るチルト機能付きロータリテ
ーブルの第３の実施の形態を示す機構図である。

【図７】図７は本発明に係るチルト機能付きロータリテ
ーブルの第４の実施の形態を示す機構図である。

【図８】図８は本発明に係るチルト機能付きロータリテ
ーブルの第５の実施の形態を示す機構図である。

【図９】図９は本発明に係るチルト機能付きロータリテ
ーブルの第６の実施の形態を示す機構図である。

【図１０】図１０は本発明に係るチルト機能付きロータ
リテーブルの第７の実施の形態を示す機構図である。

【図１１】図１１は本発明に係るチルト機能付きロータ
リテーブルの第８の実施の形態を示す機構図である。

【図１２】図１２は本発明に係るチルト機能付きロータ
リテーブルの第９の実施の形態を示す機構図である。

【図１３】図１３は本発明に係るチルト機能付きロータ
リテーブルの第１０の実施の形態を示す機構図である。

【図１４】図１４は反力モードの場合のノーバックラッ
シ制御を説明するために用いた概念図である。

【図１５】図１５は合力モードの場合のノーバックラッ
シ制御を説明するために用いた概念図である。

【図１６】図１６は負荷トルク反転方向の合力モードの
場合のノーバックラッシ制御を説明するために用いた概
念図である。

【図１７】図１７は図１４に対応するノーバックラッシ
制御時の基準モータ及び補助モータの制御内容を示す波
形図である。

【図１８】図１８は図１５に対応するノーバックラッシ
制御時の基準モータ及び補助モータの制御内容を示す波
形図である。

【図１９】図１９は図１６に対応するノーバックラッシ
制御時の基準モータ及び補助モータの制御内容を示す波
形図である。

【図２０】図２０は図１１乃至図１３に示したノーバッ
クラッシ制御が可能な機構を制御するための電気回路を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１０…テーブル １２…ターン軸 １４…内側ハウジング １８…チルト軸 ２２…外側ハウジング ２４…モータ（基準モータ） ２４’…モータ（補助モータ） ２６、２６’、５６、６４、７４、８６、９０…遊星歯
車 ２６ａ…サンギア ２６ｂ…プラネタリギア ２６ｃ…キャリア ２６ｄ…リングギア ２６ｅ…キャリアの出力軸 ３８、４２…ハースカップリング ５０…皿バネ １００、１０２…ブレーキ １０４、１０６…角度検出器 １１０…位置指令発生器 １１２、１２０、１２４、１３２…加算器 １１４…パルスジェネレータ １１６…カウンタ １１８…位置制御器 １２２…速度制御器 １２６、１３６…電流検出器 １２８、１３４…電流制御器 １３０…バックラッシ補正制御器

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物が搭載されるテーブルと、 前記テーブルの上面と直交するターン軸と、該ターン軸
   と同軸上に配設された入力ギアとを有し、該入力ギアに
   駆動力が伝達されることにより前記テーブルをターン軸
   の回りに回転させるテーブルターン機構と、 前記テーブルの上面と平行なチルト軸と、該チルト軸と
   同軸上に配設された入力ギアとを有し、該入力ギアに駆
   動力が伝達されることにより前記テーブルをチルト軸の
   回りに回動させるテーブルチルト機構と、 モータと、 前記モータからの駆動力を入力する遊星歯車を含み、該
   遊星歯車の第１の出力軸の駆動力を前記テーブルターン
   機構の入力ギアに伝達し、前記遊星歯車の第２の出力軸
   の駆動力を前記テーブルチルト機構の入力ギアに伝達す
   る減速ギア機構と、 前記テーブルターン機構の回転を拘束するターン拘束手
   段と、 前記テーブルチルト機構の回動を拘束するチルト拘束手
   段と、を備え、 前記テーブルターン機構及びテーブルチルト機構のうち
   のいずれか一方の拘束を解除することによって解除され
   た機構側に、前記モータからの駆動力を前記減速ギア機
   構を介して伝達可能にしたことを特徴とするチルト機能
   付きロータリテーブル。
2. 【請求項２】 被加工物が搭載されるテーブルと、 前記テーブルの上面と直交するターン軸と、該ターン軸
   と同軸上に配設された入力ギアとを有し、該入力ギアに
   駆動力が伝達されることにより前記テーブルをターン軸
   の回りに回転させるテーブルターン機構と、 前記テーブルの上面と平行なチルト軸と、該チルト軸と
   同軸上に配設された入力ギアとを有し、該入力ギアに駆
   動力が伝達されることにより前記テーブルをチルト軸の
   回りに回動させるテーブルチルト機構と、 基準モータと、 前記基準モータからの駆動力を入力する第１の遊星歯車
   を含み、該第１の遊星歯車の第１の出力軸の駆動力を前
   記テーブルターン機構の入力ギアに伝達し、前記第１の
   遊星歯車の第２の出力軸の駆動力を前記テーブルチルト
   機構の入力ギアに伝達する第１の減速ギア機構と、 補助モータと、 前記補助モータからの駆動力を入力する第２の遊星歯車
   を含み、該第２の遊星歯車の第１の出力軸の駆動力を前
   記テーブルターン機構の入力ギアに伝達し、前記第２の
   遊星歯車の第２の出力軸の駆動力を前記テーブルチルト
   機構の入力ギアに伝達する第２の減速ギア機構と、 前記テーブルターン機構の回転を拘束するターン拘束手
   段と、 前記テーブルチルト機構の回動を拘束するチルト拘束手
   段と、を備え、 前記テーブルターン機構及びテーブルチルト機構のうち
   のいずれか一方の拘束を解除することによって解除され
   た機構側に、前記基準モータからの駆動力を前記第１の
   減速ギア機構を介して伝達可能にするとともに前記補助
   モータからの駆動力を前記第２の減速ギア機構を介して
   伝達可能にしたことを特徴とするチルト機能付きロータ
   リテーブル。
3. 【請求項３】 前記基準モータ及び補助モータをシザー
   ズ制御及び合力制御し、前記基準モータから前記テーブ
   ルターン機構又はテーブルチルト機構の入力ギアに至る
   ギア列のバックラッシ補正を行う制御手段を備えたこと
   を特徴とする請求項２記載のチルト機能付きロータリテ
   ーブル。
4. 【請求項４】 前記遊星歯車の入出力軸と前記テーブル
   チルト機構のチルト軸とを同軸上に配置したことを特徴
   とする請求項１乃至３のいずれかに記載のチルト機能付
   きロータリテーブル。
5. 【請求項５】 前記遊星歯車の入出力軸と前記テーブル
   チルト機構のチルト軸とを平行に配置したことを特徴と
   する請求項１乃至３のいずれかに記載のチルト機能付き
   ロータリテーブル。
6. 【請求項６】 前記遊星歯車の入出力軸と前記テーブル
   ターン機構のターン軸とを平行に配置したことを特徴と
   する請求項１乃至３のいずれかに記載のチルト機能付き
   ロータリテーブル。
7. 【請求項７】 前記ターン拘束手段及びチルト拘束手段
   は、一定角度毎に固定部材と噛合又は係合可能な角度割
   り出し拘束手段である請求項１乃至６のいずれかに記載
   のチルト機能付きロータリテーブル。
8. 【請求項８】 前記角度割り出し拘束手段は、常時拘束
   する方向に機械的に付勢され、作動時に拘束を解除する
   ことを特徴とする請求項７のチルト機能付きロータリテ
   ーブル。
9. 【請求項９】前記ターン拘束手段及びチルト拘束手段
   は、摩擦力によって任意の角度で拘束可能なブレーキで
   ある請求項１乃至６のいずれかに記載のチルト機能付き
   ロータリテーブル。
10. 【請求項１０】 前記ターン拘束手段及びチルト拘束手
    段は、前記角度割り出し拘束手段と前記ブレーキの両方
    から成り、該ブレーキは前記角度割り出し拘束手段によ
    って割り出し不能な角度で拘束するときに前記角度割り
    出し拘束手段に代えて使用することを特徴とする請求項
    ７又は８記載のチルト機能付きロータリテーブル。