WO1996024461A1 - Swivelling table device - Google Patents

Description

明 細 書 旋回テーブル装置 技術分野

この発明は工作機械において旋回角度の調整を必要とするュニッ ト、 たとえば内面研削盤の砥石蚰、 主軸、 円筒研削盤の主軸、 砥石蚰、 心押 台その他の工作機械全般のテーブルとして用いられる旋回テーブル装置 に関する。 背景技術

たとえば、 従来の内面研削においてはワーク内面の入口側 （砥石を挿 入する側） より奥部の方が砥石との接触時間が短いこと等から、 ワーク 内面の奥部側が研削不十分となり、 円筒度が悪くなることがよくある。 このため、 従来より円筒度の悪化を改善するために、 内面研削時には ワークの中心 由線に対し砥石を傾ける、 あるいは砥石側でなく ワーク側 を砥石の中心軸線に対し傾けることが実施されている。

砥石あるいはワークを傾ける手段としては特公平 5 — 4 7 3 4 7号公 報に記載の機構が知られている。

この機構は図 7に示すようにワークに対し砥石 5 0を傾けるのにあた り、 基点 5 1を中心に砥石台 5 2を一定角度旋回させるものであり、 こ のような旋回動作の ξ区勛源として油圧シリ ンダ 5 3と偏心カム機搆 5 4 える。

すなわち、 油圧シリ ンダ 5 3のシリ ンダロ ッ ド 5 3 aが進退動作する と、 偏心カム機構 5 4が作動し、 偏心カム軸 5 5が変位するとともに、 その左右方向の変位がベアリ ング 5 6を介してアーム部 5 7 , 5 7に伝 達される。 これによりアーム部 5 7 , 5 7およびこれに一体の連結板 5 8が移動し、 砥石台 5 2が基点 5 1を中心に旋回する。

しかしながら、 従来は、 上記の如く旋回動作が偏心カム機構 5 4によ るものであるため、 旋回角度を数値制御により変更することはできない

。 また偏心カム機構 5 4自体を設計変更すれば旋回角度の設定変更が可 能である力く、 これによると偏心カム機構 5 4そのものを取り替える等の 面倒な作業が強いられ、 旋回角度の設定変更に関する使い勝手が悪い。 この発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、 その目的とするとこ ろは、 数値制御による旋回角度の設定変更が可能で使い勝手のよい旋回 テーブル装置を提供することにある。 発明の開示

上記目的を達成した発明の特徴を後記の各請求の範囲について概説す る。 請求の範囲 1記載の発明はベース上に配設されたテーブル本体が駆 動源から劻カ伝達手段を介し動力を得て旋回する旋回テーブル装置であ つて、 上記駆劻源が、 テーブル本体の旋面角度を調整するための数値制 御の対象となるサーボモータからなることを特徴とする。

請求の範囲 2記載の発明は動力伝達手段が、 躯勖源の動力により回転 するボールねじからなることを特徴とする。

請求の範囲 3記載の発明は動力伝達手段が、 駆動源の動力により回転 するボールねじからなり、 上記ボールねじのナツ ト部を固定とし、 ボー ルねじの一端をテーブル本体の一側に当接させるとともに、 テーブル本 体を介してボールねじと対向する側に、 テーブル本体をボールねじ側に 付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする。

請求の範囲 4記載の発明は動力伝達手段が、 駆動源の動力により回転 するボールねじからなり、 上記ボールねじのナツ ト部とテーブル本体と を接続するとともに、 そのナツ ト部とテーブル本体の運動方向の相違を ひねりにより吸収する板バネを備えることを特徴とする。

請求の範囲 5記載の発明は動力伝達手段が、 駆動源の動力により回転 するボールねじからなり、 上記ボールねじのナツ ト部とテーブル本体と を接続するとともに、 そのナツ ト部とテーブル本体の運動方向の相違を 回転成分とスライ ド成分に分割して吸収するリニアガイ ドおよびべァリ 図面の簡単な説明

図 1は、 この発明の一実施例を示す平面図および正面図である。 図 2は、 この発明の他の実施例を示す平面図および正面図である。 図 3は、 図 2の A— A線断面図である。

図 4は、 図 2の B— B線断面図である。

図 5は、 この発明の他の実施例を示す断面図である。

図 6は、 この発明の他の実施例を示す断面図である。

図 7は、 従来の旋回テーブル装置の説明図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明に係る旋回テーブル装置の実施例について図 1ないし 図 6を基に詳細に説明する。

この旋回テーブル装置は図 1に示すようにベース 1上に配設されたテ 一ブル本体 2を備えており、 テーブル本体 2は駆動源 3から動力伝達手 段 4を得て旋回铀 5を中心に旋回する。

駆動源 3 としてはテーブル本体 2の旋回角度の数値制御を図る観点か ら、 その数値制御の対象となるサーボモータ 6カ^ また動力伝達手段 4 としてはバックラッシュがなく数値制御に好適であるとの見地より、 ボ ールねじ 7が採用されており、 サーボモータ 6とボールねじ 7 とは駆動 ギア 8および従劻ギア 9を介して連結されている。

ボールねじ 7はテープル本体 2の旋回軌跡の接線方向に ¾つて設けら れるとともに、 先端がテーブル本体 2の一側面と当接するように設置さ れており、 またボールねじ 7のナッ ト部 1 0はベース 1側に固定されて いる。. つまりボールねじ 7はナツ ト部 1 0 と係合しつつ前後に移爵力でき るように構成されている。

このようなボールねじ 7の直線移動はサーボモータ 6の正逆転動作に よりなされる。 すなわちサーボモータ 6が正逆転すると、 その動力が H 動ギア 8および従動ギア 9を通じてボールねじ 7に伝達され、 これによ ングを備えることを特徴とする。

請求の範囲 6記載の発明はベースとテーブル本体との間にテーブル本 体の旋回をガイ ドする曲線案内を設けるとともに、 この曲線案内を介し てベースとテーブル本体を接続したことを特徴とする。

請求の範囲 7記載の発明は曲線案内を 2以上備えてなることを特徴と する。

請求の範囲 8記載の発明は曲線案内が、 テーブル本体の旋回軌跡と同 心円のカーブを有する曲線レールと、 上記曲線レールにスライ ド可能に 係合するレール受部とからなることを特徴とする。

この発明では、 サーボモータの動力が動力伝達手段を介しテーブル本 体に伝達され、 これによりテーブル本体が旋回する。

特に、 請求の範囲 2記載の発明では、 サーボモータの動力がボールね じを介しテーブル本体に伝達され、 これによりテーブル本体が旋回する 請求の範囲 3記載の発明では、 サーボモータの動力によりボールねじ が直線移動する。 ボールねじがテーブル本体側に前進すると、 ボールね じの先端がテーブル本体の一側面を押圧し、 これによりテーブル本体が 旋回する。 逆に、 ボールねじが後退すると、 付勢手段の付勢力によりテ 一ブル本体が上記とは反対方向に旋回する。

請求の範囲 4記載の発明では、 サーボモータの動力によりボールねじ のナツ ト部が直線移動し、 そのナツ ト部の推進力が板バネを通じてテー ブル本体に直接伝達され、 これによりテーブル本体が旋回する。 この際 、 ナツ ト部とテーブル本体の運動方向の相違は板バネのひねりにより吸 収される。

請求の範囲 5記載の発明では、 リニアガイ ドおよびベアリ ングがナツ ト部とテーブル本体の運動方向の相違を回転成分とスライ ド成分に分割 して吸収する。

請求の範囲 6ないし 8記載の発明では、 テーブル本体がベース上を摺 動するのではなく、 曲線案内に ¾つて滑らかに旋回移動する。 りボールねじ 7が上述の通り前後に移勖する。

テーブル本体 2を介してボールねじ 7 と対向する側には付勢手段とし てコイルスプリ ング 1 1が設けられており、 コィルスプリ ング 1 1はテ 一ブル本体 2をボールねじ 7側に常時付勢するように構成されている。 このように、 テーブル本体 2はボールねじ 7 とコイルスプリ ング 1 1 との間に挟まれて設置され、 かつボールねじ 7の前進による押圧力とス プリ ング 1 1の付势カを受けるように構成されている。

テーブル本体 2は旋回時にベース 1上を摺動するが、 その摺動を滑ら かなものとするために、 テーブル本体 2とベース 1の隙間にはテーブル 本体 2の潤滑油供給路 1 2を介し潤滑油 1 3が供給される。

テーブル本体 2の表面側には押圧カム 1 4 , 1 4が設けられており、 この押圧カム 1 4 , 1 による押圧力でテーブル本体 2はべ一ス 1側に 押圧固定され、 ベース 1 とテーブル本体 2との隙間を除去している。 次に、 上記の如く構成された旋回テーブル装置の動作について図 1を 基に說明する。

この旋回テーブル装置にあっては、 サーボモータ 6が一定角度回転し 、 ボールねじ 7がテーブル本体 2側に前進すると、 ボールねじ 7の先端 がテーブル本体 2の一側面を押圧し、 これによりテーブル本体 2が旋回 軸 5を中心に旋回する。

逆に、 ボールねじ 7が後退すると、 コイルスプリ ング 1 1の弾性復帰 力によりテーブル本体 2が上記とは反対方向に旋回する。

この際、 テーブル本体 2の旋回角度はボールねじ 7の前後移動量に比 例し、 またボールねじ 7の前後移動量はサーボモータ 6の回転角度に比 例する。

つまり、 テーブル本体 2の旋回角度の数値制御はサ一ボモータ 6の回 転角度制御を通じて実行することができる。

なお、 この旋回テープル装置をたとえば砥石軸あるいは主 由のテープ ルとして用いる場合には、 その砥石轴あるいは主拿由をテーブル本体 2上 にセッ トする。 砥石蚰をテーブル本体 2上に載置固定した場合にはテー ブル本体 2の旋回により砥石をワークの中心軸線に対し一定の角度で傾 けることができ、 また主蚰をテーブル本体 2上に載置固定した場合はヮ ークを砥石の中心蚰線に対し一定の角度で傾けることができる。

すなわち、 本実施例装置はサーボモータ 6とボールねじ 7によりテー ブル本体 2の旋回動作を実行するように構成したものである。 このため テーブル本体 2の旋回角度がボールねじ 7の前後移動量およびサ一ボモ ータ 6の回転角度に比例することから、 サーボモータ 6の回転角度制御 を通じてテーブル本体 2の旋回角度の数値制御を簡単に実行でき、 この 種の旋回角度の設定変更に関する使い勝手がよい。

しかしながら、 本実施例装置にあっては旋回時にテーブル本体 2とべ ース 1が摺動する構造であるため、 テーブル本体 2が微小振動する、 い わゆるステイ タスリ ップが生じ、 応答遅れが大き く、 またテーブル本体 2を介しボールねじ 7とコイルスプリ ング 1 1が対向する構造であるた め、 コイルスプリ ング 1 1の伸縮方向にテーブル本体 2が振動しやすく 、 振動に対する剛性が余り高くない。

そこで、 このような点に鑑み、 ステイクスリ ップの防止と振動に対す る剛性向上等を図るべく、 改良されたのが図 2に示す旋回テーブル装置 であり、 以下その改良点を中心に詳細説明する。

同図に示す旋回テーブル装置は扳バネ 1 2 , 1 2を有し、 板バネ 1 2 , 1 2はボールねじ 7の外周両側に設けられ、 かつその一面がテーブル 本体 2の他端面 2 b側と対向するように配置されている。

図 3に示すように、 板バネ 1 2 , 1 2の一端はナッ トき P 1 0に、 板バ ネ 1 2 , 1 2の他端は動力伝達アーム 1 3を介してテーブル本体 2に接 続されている。

なお、 本実施例においてはナッ ト部 1 0はベース 1に固定されず、 ボ ールねじ 7に ¾つてスライ ド可能に設けられ、 サ一ボモータ 6がベース 1側に固定されており、 またボールねじ 7はサーボモータ 6の回転軸に 直結されている。 つまりサーボモータ 6によりボールねじ 7を直接回転 させると、 ナツ ト部 1 0がボールねじ 7に係合しつつ直線移動するよう に構成されている。

図 2に示すように、 ベース 1 とテーブル本体 2との間には 2つの曲線 案内 1 4 , 1 5が配設されており、 これらの曲線案内 1 4 , 1 5はテー ブル本体 2の旋回をガイ ドするために設けたものであり、 一方の曲線案 内 1 4はテーブル本体 2の一端面 2 a側に、 他方の曲線案内 1 5はテー ブル本体 2の他端面 2 b側に設けられている。

図 4に示すように、 一方の曲線案内 1 4についてはクロス口一ラ軸受 1 6が採用されており、 クロスローラ蚰受 1 6の外輪部 1 6 0はテープ ル本体 2の裏面側に、 その内輪部 1 6 1 はベース 1 の表面側にねじ止め 固定されている。

他方の曲線案内 1 5は曲線レール 1 5 0とレール受部 1 5 1 とからな り、 曲線レール 1 5 0はテーブル本体 2の旋回軌跡と同心円のカーブを 有し、 かつテーブル本体 2の裏面側に取り付けられており、 またレール 受部 1 5 1はベース 1の表面側に取り付けられ、 かつ曲線レール 1 5 0 と同様に屈曲した係合溝 1 5 1 aを有し、 係合溝 1 5 1 aには転動体 1 5 1 bを介して曲線レール 1 5 0がスライ ド可能に装着されている。 つ まりレール受部 1 5 1は転劻体 1 5 1 bを介して曲線レール 1 5 0とス ライ ド可能に係合する。

このような構成の 2つの曲線案内 1 4、 1 5は図 2に示す如く同心円 上に位置する閩係を有しており、 その円の中心はテーブル本体 2の旋回 中心 0 , となる。 なお旋回中心 0 , は現物の旋回 $由でなく仮想のもので ある。

次に、 上記の如く構成された旋回テーブル装置の動作について図 2を 基に説明する。

この旋回テーブル装置によれば、 サーボモータ 6によりボールねじ 7 を回転させると、 ナツ ト部 1 0がボールねじ 7に係合しつつ直線移動す る。

上記の如くナッ ト部 1 0が直線移動すると、 そのナッ ト部 1 0の推進 力が板バネ 1 2 , 1 2および動力伝達アーム 1 3を通じてテーブル本体 2に伝達され、 これによりテーブル本体 2が仮想の旋回中心 を基準 に旋回する。

この際、 テーブル本体 2はベース 1上を摺劻するのではなく、 2つの 曲線案内 1 4、 1 5に沿って滑らかに旋回移動する。

また、 ナッ ト部 1 0とテーブル本体 2は運勖方向を異にする力、 その 運動方向の相違は扳バネ 1 2 , 1 2のひねりにより吸収される。

すなわち、 本実施例装置にあっては、 テーブル本体 2が曲線案内 1 4 , 1 5を介して旋回するように構成したものである。 このため旋回時に テーブル本体 2とベース 1が摺接せず、 このような摺接による不具合、 すなわちステイクスリ ップを防止することができ、 またテーブル本体 2 とベース 1 との隙間に潤滑油を供袷する必要もなく、 潤滑油のリーク防 止対策を省略できる。

本装置はテーブル本体 2とボールねじ 7のナッ ト 1 0とを板バネ】 2 , 1 2により接続したものである。 このため板バネ 1 2 , 1 2を介して テーブル本体 2とナツ ト 1 0側との一体化が図られることから、 振動に 対するテーブル本体 2の^性が高く、 また機器構造も簡略であり安価で ある。

特に、 本装置では板バネ 1 2 , 1 2は一面をテーブル本体 2の端面側 に対向配置したものである。 このためテーブル本体 2上に設置した砥石 軸からの研削負荷がテーブル本体 2に加わっても、 その方向の負荷によ り板バネ 1 2 , 1 2が簡単に曲ることはなく、 この種の負荷によるテー ブル本体 2の振動を抑制する効果がある。

本装置はテーブル本体 2の旋回を 2つの曲線案内 1 4 , 1 5でガイ ド し、 これによりテーブル本体 2が実存の旋回軸でなく、 仮想の旋回紬を 中心に旋回するように構成したものである。 このため旋回中心に旋回铀 を必要とせず、 この種の旋回軸を設置するための余分なスペースが省略 されることから、 機器構成がコンパク トである。

しかしながら、 本装置にあってはテーブル本体 2 とボールねじ 7のナ ッ ト部 1 0 とを板バネ 1 2 , 1 2により接続した構造であるため、 扳バ ネ 1 2 , 1 2のひねり力がそのひねり量によって異なることから、 数値 制御に好適であるとはいえず、 またひねり量も少ないことから、 テープ ル本体 2の旋回角度が小さいものである。

そこで、 このような点に鑑み、 数値制御の好適化および旋回角度の範 囲拡大等を図るべく、 改良されたのが図 5に示す旋回テーブル装置であ り、 以下その改良点を中心に詳細説明する。

同図に示す旋回テーブル装置は、 テーブル本体 2とボールねじ 7のナ ッ ト 1 0 とが板バネ 1 2 , 1 2 (図 3参照） に代えて、 リニアガイ ド 1 7および軸受型のベアリ ング 1 8により接続されている。

リニアガイ ド 1 7およびベアリ ング 1 8はナツ ト部 1 0とテーブル本 体 2の運動方向の相違を回転成分とスライ ド成分に分割して吸収するも のであり、 リニアガイ ド 1 7はそのスライ ド移動を通じて当該スライ ド 成分を、 またベアリ ング 1 8はその面転を通じて当該回転成分を吸収す るように構成されている。

すなわち、 本実施例装置はテーブル本体 2とボールねじ 7のナツ ト部 1 0との接続部をリニアガイ ド. 1 7およびベアリ ング 1 8から構成し、 これらによりテーブル本体 2とナツ ト部 1 0との運動方向の相違を回転 成分とスライ ド成分に分割して吸収するように構成したものである。 こ のため当該接続部が板バネの場合と異なり可 ί力の構造であることから、 テーブル本体 2の大きな旋回角度にも対応でき、 また高剛性であるとと もに、 その接続部に扳バネのようなひねり力が生じることもなく、 数値 制御に好適である。

なお、 上記実施例においては 2つの曲線案内 1 4 , 1 5を設ける搆成 を採用したカ^ 図 6に示すように一方の曲線案内 1 4を省略し、 1つの 曲線案内 1 5 と旋回軸 5 (図 2参照） とを備える構成とすることもでき る。 この場合、 テーブル本体 2は曲線案内 1 5によりガイ ドされながら 旋回 由 5を中心に旋回する。

曲線案内 1 4 , 1 5については曲線型の静圧紬受を適用することがで き、 また 2以上設けることも可能である。 産業上の利用可能性

この発明に係る旋回テーブル装置にあっては、 上記の如くサ一ボモ一 タの勛力が勖カ伝達手段を介しテーブル本体に伝達され、 これによりテ 一ブル本体が旋回するように構成したものである。 このためサ一ボモー タの回転角度制御を通じてテーブル本体の旋回角度の数値制御が可能と なり、 この種の旋回角度の設定変更に関する使い勝手の向上を図れる。 特に、 請求の範囲 2記載の発明によると、 サーボモータとボールねじ によりテーブル本体の旋回動作を実行するように構成したものである。 このためテーブル本体の旋回角度がボールねじの前後移動量およびサ一 ボモータの回転角度に比例することから、 サーボモータの回転角度制御 を通じてテーブル本体の旋回角度の数値制御を簡単に実現できる。 請求の範囲 5記載の発明にあっては、 テーブル本体とボールねじのナ ッ ト部との接続部をリニアガイ ドおよびベアリ ングから構成し、 これら によりテーブル本体とナッ ト部との運動方向の相違を画転成分とスライ ド成分に分割して吸収するように構成したものである。 このため当該接 続部が扳バネの場合と異なり可動の構造であることから、 テーブル本体 の大きな旋回角度にも対応でき、 また高剛性であるとともに、 その接続 部に板バネのようなひねり力が生じることもない点で、 旋回角度の数値 制御に好適である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . ベース上に配設されたテーブル本体が駆動源から動力伝達手段を 介し動力を得て旋回する旋回テーブル装置であって、

上記駆動源が、 テーブル本体の旋回角度を調整するための数値制御の 対象となるサーボモータからなることを特徴とする旋回テーブル装置。

2 . 動力伝達手段が、 駆動源の動力により回転するボールねじからな ることを特徴とする請求の範囲 1記載の旋回テーブル装置。

3 . 動力伝達手段が、 駆動源の動力により回転するボールねじからな 、

上記ボールねじのナツ ト部を固定とし、 ボールねじの一端をテーブル 本体の一側に当接させるとともに、 テーブル本体を介してボールねじと 対向する側に、 テーブル本体をボールねじ側に付勢する付勢手段を設け たことを特徴とする請求の範囲 1記載の旋回テーブル装置。

4 . 動力伝達手段が、 駆動源の動力により回転するボールねじからな 、

上記ボールねじのナツ ト部とテーブル本体とを接続するとともに、 そ のナツ ト部とテーブル本体の運動方向の相違をひねりにより吸収する板 バネを備えることを特徴とする請求の範囲 1記載の旋回テーブル装置。

5 . 動力伝達手段が、 駆動源の動力により回転するボールねじからな 、

上記ボールねじのナツ ト部とテーブル本体とを接続するとともに、 そ のナツ ト部とテーブル本体の運動方向の相違を回転成分とスライ ド成分 に分割して吸収するリニアガイ ドおよびべァリ ングを備えることを特徴 とする請求の範囲 1記載の旋回テーブル装置。

6 . ベースとテーブル本体との間にテーブル本体の旋回をガイ ドする 曲線案内を設けるとともに、 この曲線案内を介してベースとテーブル本 体を接続したことを特徴とする請求の範囲 1記載の旋回テーブル装置。

7 . 曲線案内を 2以上備えてなることを特徴とする請求の範囲 6記載 の旋回テーブル装置。

8 . 曲線案内が、

テーブル本体の旋回軌跡と同心円のカーブを有する曲線レールと、 上記曲線レールにスライ ド可能に係合するレール受部と

からなることを特徴とする請求の範囲 6または 7記載の旋回テーブル